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1、十六进制七段数码显示译码器一、实验目的 ：学习 7 段数码显示器的Verilog 硬件设计。二、实验原理： 7 段数码显示器是纯组合电路。通常的小规模专用IC，如 74或 4000 系列的器件只能做十进制 BCD码译码器（其真值表如图（ 1）所示），然而数字系统中的数据处理和运算都是二进制的，所以输出表达式都是十六进制的，为了满足十六进制的译码显示，最方便的方法就是利用 Verilog 译码程序在FPGA/CPLD中来实现。所以首先要设计一段程序。设输入的 4 位码为 A3:0，输出控制 7 段共阴数码管（如图（ 2）所示）的 7 位数据为 LED7S6:0。输出信号LED7S的 7 位接共阴
2、数码管的 7 个段，高位在左，低位在右。例如当 LED7S输出为“”时，数码管 7 个段 g、f、 e、 d、 c、 b、 a 分别接 1、1、 0、 1、 1、 0、 1；接有高电平的段发亮， 于是数码管显示 “5”。这里没有考虑表示小数点的发光管，如果要考虑，需要增加段h，然后将 LED7S改为 8 位输出。图（ 1） 7 段译码器真值表输入码输入码代表数据输入码输入码代表数据00000100080001110019001021010A001131011B010041100C010151101D011061110E011171111F图（ 2）7 段共阴数码管三、实验任务：将设计好的 Ve
3、rilog 译码器程序在 Quartus II 上进行编辑、编译、综合、适配、仿真，给出其所有信号的时序仿真波形图（注意仿真波形输入激励信号的设置）。提示：设定仿真激励信号是用输入总线的方式给出输入信号的仿真数据。四、实验步骤：（一）、建立工作库文件和编辑设计文文件任何一项设计都是一项 Project（工程），而把一个工程下的所有文件放在一个文件夹内是一个非常好的习惯， 以便于我们整理， 利用和提取不同工程下的文件，而此文件夹将被 EDA 软件默认为 Work Library（工作库），所以第一步先根据自己的习惯，建立个新的文件夹。（ 1）新建文件夹：我的习惯在 D 盘建立并保存工程，我将文件
4、夹取名 Test，（ 2）输入源程序：打开 Quartus II，选择菜单 File-New-Design VerilogHDL File-OK(如图 1 所示 )代码如下：module DECL7S(A,LED7S);input3:0 A;output6:0 LED7S;reg6:0 LED7S;always(A )case(A)4b0000 :LED7S=7b0111111;4b0001 :LED7S=7b0000110;4b0010 :LED7S=7b1011011;4b0011 :LED7S=7b1001111;4b0100 :LED7S=7b1100110;4b0101 :LED7S
5、=7b1101101;4b0110 :LED7S=7b1111101;4b0111 :LED7S=7b0000111;4b1000 :LED7S=7b1111111;4b1001 :LED7S=7b1101111;4b1010 :LED7S=7b1110111;4b1011 :LED7S=7b1111100;4b1100 :LED7S=7b0111001;4b1101 :LED7S=7b1011110;4b1110 :LED7S=7b1111001;4b1111 :LED7S=7b1110001;default :LED7SSave as,选择保存路径，即刚才新建的文件夹 Test,文件名应与
6、实体名保持一致 ，即 DECL7S，点击保存后会跳出 “Do you want to create a new project with t his file? 选择”“是”，则进入如下界面点击 Next，进入 “工程设置 ”对话框，如图所示第一行 表示工程所在的文件夹，第二行为工程名，可以与顶层文件的实体名保持一致，也可以另取别的名字，第三行为当前工程顶层文件的实体名。点击 next，进入 ADD FILE对话框，如图所示，单击 Add All 按钮，将工程相关的所有 VHDL 文件加进工程，也可以单击 “Add. 选”择性加入，按此步骤建立工程，工程已经自动将所有文件加进去了， 可以直接点
7、击 next，当先直接建立工程时，需要自己添加（ 4）选择目标芯片：我们选用的是 CycloneIII 系列的 EP3C55F484C8 ，在 Family栏选择芯片系列 CycloneIII ，在窗口右边的三个下拉列表框选择过滤条件，分别选择 Package 为 FBGA 、Pin count 为 484 和 Speed grade 为 8，点击 Next ，如图所示（ 5）工具设置：进入 EDA 工具设置窗口， 有三个选项，分别是选择输入的HDL类型和综合工具、选择仿真工具、选择时序分析工具，这是除 Quartus II 自含的所有设计工具以外的外加的工具， 如果不作选择的， 表示仅选择
8、Quartus II 自含的所有设计工具，本次不需要其他的设计工具，可以直接点击Next（6）结束设置：进入 “工程设置统计 ”窗口，列出了与此工程相关的设置情况，设置完成，点击 Finish（二）、编译配置好后就可以进行编译了，点击 Processing Start Compilation 命令 启动全程编译编译成功后的界面如图所示（三）时序仿真（ 1 ） 打 开 波 形 编 辑 器 ： File-New-Verification/Debugging Vector Waveform-OK, 即出现空白的波形编辑器，如图所示(2)设置仿真时间区域： Edit-End Time 在 Time 栏
9、中输入 50 ，单位选择 “ us，”点击确定并保存波形文件（ 3 ）将工程DECL7S的端口 信号名选 入波 形编辑器 中 ： View-Utilitywindows-Node Finder, 在 Filter 框中选 Pins ：all（通常是默认选项），然后点击 List ，则显示出了所有引脚，如图所示将重要的端口名拖进波形编辑器后关闭窗口（ 4）编辑输入波形：首先进行总线数据格式设置和参数设置：点击输入数据信号 A 的左边的 +号，能展开此总线中的所有信号；如果双击此 +号左边的信号标记，将弹出对该信号数据格式设置的 Node Properties 对话框，在该对话框的 Radix 下
10、拉列表中有四种选择，这里可选择十六进制 Hxadecimal 表达方式。其次输入波形数据： 由于 A 是 4 位待加载的输入数据， 需要设置输入数据。 用鼠标在图所示信号名 A 的某一数据区拖拉出来一块蓝色区域， 然后单击左侧工具栏的问号（？）按钮，在弹出窗口输入数据，如 0. 继而在不同区域设置不同数据。这里为方便观察，输入的数据依次是 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E。如图所示（ 5）仿真仿真器参数仿真：选择 Assignment Settings 命令，在 Settings 窗口下选择 Category Simulator Settings 。在右侧的 Simu
11、lation mode 下拉列表中选择 Timing ，即选择时序仿真，并选择仿真激励文件名 DECL7S.vwf 。选择 Simulation Period 栏，确认选中了“ Run simulation until all vector stimuli are used ”。启 动 仿 真 器： Processing-Start Simulation , 直 至 出 现 Simulation was successful ，仿真结束，然后会自动弹出 “ Simulation Report ”，点击输出信号 “LED7S ”旁边的 “ +，”展开总线中的所有信号，可以更利于我们观察和分析波形，如图所示（四）应用 RTL 电路图观察器Tools-Netlist Viewers-RTL Viewer,结果如图所示五、实验总结经过几周的学习，我觉得FPGA的学习应该做好预习工作，最好提前安装一下Quartus II，提前练习程序编写应该有很大帮助。