朱志平

(渭南師范學院物理與電氣工程學院，陜西渭南714000)

數(shù)碼顯示已在整個工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、航空業(yè)、交通運輸、醫(yī)療衛(wèi)生、儀器儀表以及軍民融合技術產(chǎn)業(yè)中有了廣泛的用途［1］，給人們的視覺帶來了不可置疑的效果，是現(xiàn)代社會發(fā)展過程中不可或缺的部分．數(shù)碼顯示驅動的控制方式通常情況下可分為兩類［2］:一是直接利用微處理器以靜態(tài)或動態(tài)掃描方式實現(xiàn);二是利用微處理器或專用顯示控制驅動芯片實現(xiàn)．由于利用專用芯片可減少對微處理器資源的使用簡化系統(tǒng)的設計．因此，專用顯示控制芯片在目前得到了最為廣泛的應用，并且出現(xiàn)了種類繁多功能多樣的顯示控制芯片［3－4］．但是，這些芯片大多是用傳統(tǒng)數(shù)字邏輯電路的設計方法進行設計，設計過程長、電路結構復雜，不易調(diào)試［5］．本文提出用硬件描述語言VHDL設計，可擺脫對電路結構細節(jié)的考慮，用時短、效率高、成本低且運行可靠，具有傳統(tǒng)數(shù)字邏輯電路設計方法所無法比擬的優(yōu)越性［6］．

1 七段顯示譯碼器

1．1 七段顯示譯碼器設計框圖

七段顯示譯碼器是對一個4位二進制數(shù)進行譯碼，并在七段數(shù)碼顯示器上顯示出相應的十進制數(shù)．一個七段顯示譯碼器的設計方框圖如圖1所示．由圖1可知，七段顯示譯碼器有4個輸入端，7 個輸出端．輸入信號 D3、D2、D1、D0是二進制BCD碼的集合，為四位二進制碼的前10個狀態(tài)，后6個狀態(tài)為無效狀態(tài)，編碼時輸出為0，不顯示，可表示為［D3，…，D0］．輸出信號 a、b、c、d、e、f、g也是用二進制數(shù)表示，為書寫程序代碼方便起見，輸出信號用 x 的集合來表示．a(chǎn)、b、c、d、e、f、g 依次被表示為 x6、x5、x4、x3、x2、x1、x0．

1．2 七段顯示譯碼器的代碼程序

七段顯示譯碼器的作用是將輸入BCD碼(8421碼)的10個代碼譯成10個高、低電平(高電平有效)輸出信號，保證數(shù)碼管按照相應的圖形顯示出所需要的數(shù)字．對于無效狀態(tài)的偽碼，輸出為0，數(shù)碼管滅，不顯示數(shù)字．真值表如表1所示．

表1 二－十進制譯碼器的真值表

根據(jù)真值表中輸入、輸出信號的變化關系，我們可以用硬件描述語言編寫出滿足數(shù)碼顯示驅動所需要的代碼程序．

LIBRARY IEEE;

USE IEEE．STD_LOGIC_1164．ALL;

entity DP is

port(d:in std_logic_vector(3 downto 0); －－－四輸入

x:out_std_logic_vector(6 downto 0)); －－－七輸出

end DP;

architecture behave of DP is

begin

with d select

x＜="1111110"WHEN"0000"，

"0110000"WHEN"0001"，

"1101101"WHEN"0010"，

"1111001"WHEN"0011"

"0110011"WHEN"0100"

"1011011"WHEN"0101"

"1011111"WHEN"0110"

"1110000"WHEN"0111"

"1111111"WHEN"1000"

"1111011"WHEN"1001"

"0000000"WHEN others;

end behave;

1．3 七段顯示譯碼器的工作時序

七段顯示譯碼器的仿真工作時序如圖2所示．從圖2可以看出，當依次輸入BCD碼的0000、0001、0010、0011、0010、0101、0110、0111、1000、1001，即十六進制的 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 時，輸出依次為1111110、0110000、1101101、1111001、0110011、1011011、1011111、1110000、1111111、1111011，即十六進制的7E、30、6D、79、33、5B、5F、70、7F、7B，數(shù)碼將依次顯示 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 等十進制數(shù)字;當輸入二進制的其他代碼(1010、1011、1100、1101、1110、1111，十六進制的 A、B、C、D、E、F)時，輸出均為 0，數(shù)碼管滅，不顯示數(shù)字．由此可以看出，設計達到了預定的要求．

圖2 七段顯示譯碼器工作時序

2 結語

數(shù)碼顯示器已成為國民經(jīng)濟發(fā)展、現(xiàn)代國防、醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)和人民群眾日常生活不可或缺的電子器件［4－5］．如何高效、快捷地設計出成本低、性能可靠的電子器件，本文已經(jīng)給出了答案．那就是用VHDL語言進行設計，然后使用綜合工具對電路整體結構先進行組合優(yōu)化、編譯，刪繁取真，再利用仿真工具對其進行波形仿真，檢驗電路的正確性和可靠性．通過這樣的設計方式，設計人員無需花費多長時間，就能設計出性能穩(wěn)定、運行可靠、滿足實際需求的優(yōu)質電路，以期推動電子器件更快更好的發(fā)展．

［1］馮壽鵬，張大鵬．基于嵌入式系統(tǒng)的LED信息顯示技術研究［J］．現(xiàn)代電子技術，2006，29(23):158－160．

［2］文雯，鄔楊波．一種基于VHDL的7段LED數(shù)碼管顯示控制器［J］．機電工程，2008，25(7):51－54．

［3］熊為霞，譚文若．串行接口LED數(shù)碼管及鍵盤管理器件ZLG7289A的原理與應用［J］．國外電子元器件，2004，(4):62－66．

［4］曹建生，畢新熙，李娜，等．MAX7219在串行LED顯示驅動器上的應用［J］．科技信息(學術版)，2007，(21):350－410．

［5］朱正偉，何寶祥，劉訓非．數(shù)字電路邏輯設計［M］．北京:清華大學出版社，2006．238－239．

［6］朱志平．基于VHDL的交通管理器設計［J］．渭南師范學院學報，2012，27(6):24－28．