独立显示:控制每个数码管至少需要8个I/O口控制,6位数码管就需要6*8 = 48根信号线才能分别显示。独立显示实现简单,但要大量的信号线。扫描显示:将每位数码管的同一段选信号连接在一起,这样我们就只需要8根段选信号和6根位选信号,共计14根信号。扫描显示可以有效节约I/O口资源,实现起来稍显复杂。
我们小脚丫底板上使用的6位共阴极数码管,分析扫描显示的原理如下:当某一时刻,FPGA控制8根公共的段选接口输出数字1对应的数码管字库数据8h06(DP=0、G=0、F=0、E=0、D=0、C=1、B=1、A=0)时,同时控制6位数码管只有第1位使能(DIG1=0、DIG2=1、DIG3=1、DIG4=1、DIG5=1、DIG6=1)这样我们会看到第1位数码管显示数字1,其余5位数码管不显示,如果不明白可以借鉴入门教程中实验四:数码管独立显示章节按照扫描的方式,一共分为6个时刻,段选端口分别对应输出6位数码管需要显示的字库数据,位选端口保持每个时刻只有1位数码管处于使能状态,6个时刻依次循环,当扫描频率足够高(例如当扫描频率等于100Hz)时,则在人眼看到的数码管显示就是连续的,我们正真看到的就是6个不同的数字。上面为大家介绍了数码管的独立显示和扫描显示两种方法,扫描显示的方式使用了14个I/O口控制,相对于简单的处理器来讲14个I/O口也是非常多了,这里我们又使用了一款常见的驱动芯片74HC595,下面我们一起了解一下:74HC595是较为常用的串行转并行的芯片,内部集成了一个8位移位寄存器、一个存储器和8个三态缓冲输出。在最简单的情况下我们只需要控制3根引脚输入得到8根引脚并行输出信号,还能够级联使用,个人会使用3个I/O口控制两个级联的74HC595芯片,产生16路并行输出,连接到扫描显示的6位数码管上,可以轻轻松松完成数码管驱动任务。
不同的IC厂家都可以生产74HC595芯片,功能都是一样的,然而不同厂家的芯片手册对于管脚的命名会存在一定的差异,管脚顺序相同,你们可以对应识别 上图是本设计中74HC595芯片的硬件电路连接,参考74HC595数据手册了解其具体用法,下图中我们不难发现到OE#(G#)和MR#(SCLR#)信号分别为输出使能(低电平输出)和复位管脚(低电平复位),OE#(G#)我们接GND让芯片输出使能,MR#(SCLR#)我们接VCC让芯片的移位寄存器永远不复位,如此FPGA只需要控制SHCP(SCK)、STCP(RCK)和DS(SER)即可。
本节主要为我们讲述解答了数码管显示的相关原理及软件设计,需要大家掌握的同时自己创建工程,通过整个设计流程,生成FPGA配置文件加载测试。