【紫光同创盘古PGX-Nano教程】——（盘古PGX-Nano开发板/PG2L50H_MBG324第五章）数码管动态显示实验例程

作者：不正经 | 2024-05-01 09:29:26

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适用于板卡型号：

紫光同创PG2L50H_MBG324开发平台（盘古PGX-Nano）

一：盘古盘古PGX-Nano开发板简介

PGX-Nano 是一套以紫光同创 FPGA 为核心的开发板，选用紫光同创 logos2 系列 28nm 工艺的 FPGA（PG2L50H_MBG324）。集成下载器芯片，极大的便利了用户的使用。板卡搭载一颗容量为 2MB 的 SRAM 用于数据缓存，DAC 芯片用于产生模拟信号进行测试验证，esp32 模组进行 WIFI、蓝牙透传；预留了丰富的扩展 IO 用于用户验证、测试外接模块电路功能，一组串口进行串行通信；同时为用户提供基础的硬件电路资源，例如 led 灯、按键、拨码开关等。

二：实验目的

动态控制左边4位八段数码管显示不同的数值；

三：实验要求

4个数码管显示不同的数字，按键S0控制左侧起第一个数码管，按一下数字加1，从0到9；按键S1控制左侧起第二个数码管，按一下数字加1，从0到9；按键S2控制左侧起第三个数码管，按一下数字加1，从0到9；按键S3控制左侧起第四个数码，按一下数字加1，从0到9。

四：实验原理

数码管原理

数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。能显示4个数码管叫四位数码管。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。

4位共阳数码管内部管脚连接图如下：

段选：段选由8根led灯组成，分别为a，b，c，d，e，f，g，dp；由段选信号控制某段数码管点亮；

位选：位选由4组8个段选LED组成，分别为DIG1，DIG2，DIG3，DIG4；

由选通信号控制第几块数码管点亮；

共阳极数码管上每组8段LED发光二极管阳极连接在一起，阳极由位选信号控制，阴极由段选信号控制，当提供位选信号高电平，段选信号低电平时，发光二极管被点亮。

PGX-Nano开发板为数码管的位选信号配置了驱动2N5401，其中当输入给2N5401低电平时，2N5401会输出高电平，而2N5401输入端与FPGA相连，2N5401的输出与数码管位选信号相连，因此FPGA输出低电平时，对应数码管位选信号有效。

数码管动态显示原理

四位数码管段选信号的对应段连接在一起，虽然极大程度上节约了引脚数量，但是也导致在同一时间，四位数码管只能显示相同的字段。如果希望看到四位数码管在同一时间显示不同字段，通常的解决办法为利用人眼视觉暂留特性，通过控制段选信号与位选信号的切换以达到动态扫描的目的。

人眼对于时间频率的响应近似一个滤波器，在一般室内强光下，对15~20Hz信号最敏感，有很强闪烁感(flick)，大于75Hz响应为0，闪烁感消失。刚到达闪烁感消失的频率叫做临界融合频率(CFF)。在较暗的环境下，呈低通特性，且CFF会降低，这时对5Hz信号最敏感，大于25Hz闪烁基本消失。电影院环境很暗，放映机的刷新率为24Hz也不感到闪烁；这种特性也可以解析为视觉暂留特性，即当影像消失/变化时，大脑的影像不会立刻消失，而是保留一个短暂时间。

在设计数码管动态显示时，对于人眼观测来说，频率越高越好，但是数码管中的LED灯珠点亮对于高电平（关注发光响应时间）是有要求的，故而不是越高越好，取一个适当的刷新频率即可，实验中我们取刷新率为10KHz。

五：方案设计

1、按键消抖：参考按键流水灯实验

2、按键计数：参考按键流水灯实验

3、数码管的分时显示；

实验框图如下：