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--- 比赛计分系统设计 [2018/10/22 14:54]
anran [实验原理]
+++ 比赛计分系统设计 [2018/10/22 15:10]
anran [实验现象]
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 {{:74hc595逻辑图.jpg?600|74HC595内部结构图}}
-{{:74hc595时序图.jpg?300|74HC595时序图}}
+{{:74hc595时序图.jpg?600|74HC595时序图}}
 根据74HC595内部结构及时序图可以得知，SH_CP（SCK）每个上升沿都会将DS（SER）的数据采样到8位移位寄存器中，当ST_CP（RCK）上升沿时，8位移位寄存器中的数据被所存到8位锁存器中，同时对应Q0~Q7管脚刷新对应输出。对于我们的硬件，我们首先通过SH_CP（SCK）和DS（SER）配合将需要传输的16位数据输出，然后控制ST_CP（RCK）产生上升沿，所以我们需要至少16个SH_CP（SCK）周期完成1次数码管控制。
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 如果我们设计一个状态机，将数码管扫描的程序和74HC595串行驱动程序分别做成两个状态MAIN和WRITE，控制数码管扫描程序每次产生一组控制数据，执行一次74HC595串行通信，就可以完成我们数码管模块电路的驱动设计了。
-{{:5-状态机设计框架.png?800|状态机设计框架}}
+{{:5-状态机设计框架.png?600|状态机设计框架}}
 位数码管刷新1次需要8个数码管各点亮1次，每个数码管点亮1次需要16位数据，16位数据通过串行方式传输给74HC595需要至少16个SH_CP（SCK）周期，按照我们前面说的数码管刷新率达到125次/秒，扫描方式下每个数码管会点亮1毫秒，数码管点亮的时间应该等于1次数码管控制的时间，也就是16个SH_CP（SCK）周期，所以我们可以控制74HC595的SH_CP（SCK）时钟周期计算：
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 ===系统总体实现===
+按键消抖模块我们前面基础数字电路实验中详细介绍过，这里我们直接调用消抖模块，记分器逻辑部分其实就是对按键按动次数计数，输出0~999之间的BCD码制数据，这里也不再赘述，最后例化数码管模块将两队的比分数据显示出来。最后显示的数据为000~999，本实验例程中为了显示最小有效数据位，增加了将最高位为0的数据位不显示的设计，例如当分数为5分时，数码管本来会显示005，现在控制高两位的00不显示，只显示最低位5。
+显示控制程序实现如下：
+<code verilog>
+wire	[7:0]	dat_en;		//控制数码管点亮
+assign	dat_en[7] = 1'b0;
+assign	dat_en[6] = red_seg[11:8]? 1'b1:1'b0;
+assign	dat_en[5] = red_seg[11:4]? 1'b1:1'b0;
+assign	dat_en[4] = 1'b1;
+assign	dat_en[3] = 1'b0;
+assign	dat_en[2] = blue_seg[11:8]? 1'b1:1'b0;
+assign	dat_en[1] = blue_seg[11:4]? 1'b1:1'b0;
+assign	dat_en[0] = 1'b1;
+</code>
+数码管显示模块例化 程序实现如下：
+<code verilog>
+//segment_scan display module
+Segment_scan u4
+(
+.clk					(clk			),	//系统时钟 12MHz
+.rst_n					(rst_n			),	//系统复位 低有效
+.dat_1					(0				),	//SEG1 显示的数据输入
+.dat_2					(red_seg[11:8]	),	//SEG2 显示的数据输入
+.dat_3					(red_seg[7:4]	),	//SEG3 显示的数据输入
+.dat_4					(red_seg[3:0]	),	//SEG4 显示的数据输入
+.dat_5					(0				),	//SEG5 显示的数据输入
+.dat_6					(blue_seg[11:8]	),	//SEG6 显示的数据输入
+.dat_7					(blue_seg[7:4]	),	//SEG7 显示的数据输入
+.dat_8					(blue_seg[3:0]	),	//SEG8 显示的数据输入
+.dat_en					(dat_en			),	//数码管数据位显示使能，[MSB~LSB]=[SEG1~SEG8]
+.dot_en					(8'b0001_0001	),	//数码管小数点位显示使能，[MSB~LSB]=[SEG1~SEG8]
+.seg_rck				(seg_rck		),	//74HC595的RCK管脚
+.seg_sck				(seg_sck		),	//74HC595的SCK管脚
+.seg_din				(seg_din		)	//74HC595的SER管脚
+);
+</code>
+综合后的设计框图如下：
+{{:5-RTL设计框图.png?800|RTL设计框图}}
 ====实验步骤====
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 ====实验现象====
+将程序加载到FPGA开发平台，底板数码管左边4位为红队比分，右边4位为蓝队比分，初始都为0分，核心板K3按键为红队加分按键，核心板K4按键为蓝队加分按键，按动K3、K4按键，观察红队和蓝队比分变化。
+====相关资料====
+{{:sn74hc595.pdf|SN74HC595芯片资料}}