EDA实验报告（quartus2仿真） (3)

图 2.3.11 七段数码管的结构

a b c d e f g

f

a

b g e

c d

数码管的根据点亮时公共端的电平分为共阴和共阳。显示译码器的功能是将表示数字的BCD码转换为七段显示码。

以下为其真值表：

D C B A a b c d e f g 显示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 2 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 3 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 4 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 5 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 6 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 9

图2.3.12 7447译码器

化简后表达式为：

a=ABCD+ABC b=ABC+ABC c=ABC

d=ABC+ABC+ABCD e=A+ABC

f=AB+ABCD+ABC g=ABC+BCD

其中LTN、RBIN以及BIN等管脚与消隐、灯测试有关，本次设计不予考虑，都置为高电位。

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动态显示部分的基本框图如下：

图 2.3.13 动态显示电路框图

DIG08421BCDSLDIG1SHMLMHHLHHDIG0DIG1DIG2DIG3DIG4DIG5DIG58421BCDabcdefg24选4MUX显示译码器7447DIG2DIG3A2 A1 A0CLK2译码器DIG4计数器74138

计数器在时钟信号的作用下，产生模为6的BCD码计数信号，分别送到24选4MUX和74138中作为地址信号。24选4数据选择器根据A2A1A0的值选择SL、SH、ML、MH、HL、HH中的一路数据送到7447译码器进行译码，同时74138译码器将A2A1A0的值译码后分别输出到六片数码管的共阴端，作为片选信号。这样，在时钟信号CLK2的驱动下，各个数码管依次轮流显示对应的数值。

其中，24选4MUX可以用四片74151来组成。

图 2.3.14 74151

74151芯片为8选1数据选择 器。其根据ABC脚输入的BCD 码值分别选通D0~D7的中的一路，从Y输出。GN为使能控制端。

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将4片74151的地址线并联起来，分别输入6路数据的每一位，输出Y端构成4线输出。具体连接图如下：

图 2.3.15 24选4 MUX 内部原理图

图2.3.15中形如nam、nbm的标号，其含义为：a表示个位，b表示十位，n=1、2、3分别对应着时分秒，m=1、2、3、4分别对应着时（分秒）的四位。系统化的标号能使设计明确而有条理，便于阅读和查错。

模6计数器用74163通过清零法构成，由于为同步清零，当输出0101时通过与非门实现清零。其输出的BCD码输出到图2.3.15的abc端，作为选通地址。同时送到74138经过译码来选通对应的数码管。

图2.3.16 计数和片选部分原理图

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对其进行功能仿真后输出波形如下：

图 2.3.17 片选输出信号

从波形图可以看出选用数码应为共阴极的。每个选通周期有6个时钟周期，每片选通维持1个时钟周期，6片在时钟作用下轮流选通。

最后，将输出BCD码经7447译码送至数码管。将以上几部分组合起来，就形成了动态显示电路，封装后的电路如图2.3.18中的名为“dongtai”模块。其iclk接外来时钟信号，ABCDEFG为输出数码管的段码，d1~d6为6片数码管的选通信号。其余引脚为6个输入的4位BCD码。

图 2.3.18 计时电路与动态显示电路连接图

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由以上分析可知，动态显示电路的输出只有7位段码，外加6根片选线，共计13根。而若使用静态显示的话，将会用到42根信号线。相比之下，动态显示电路大大节省了连线。并且由于每一时刻只有一片点亮，能够节省电能，使电路持续工作较长时间。

对于动态显示频率的选择，既不能太高，也不能太低。低于60HZ人眼将会感觉到明显的闪烁现象，但若高于几MHZ将会使数码管的显示亮度下降。因此，本次设计，我们选用了1KHZ作为动态显示频率，效果较满意。当然，我们可以通过改变动态显示频率从而改变显示亮度这一原理，来为系统增加亮度调节功能，将会使该数字钟更为实用。

2.3.4 报时电路

根据设计要求，时钟必须具有整点报时功能。当时钟计到59’53”时开始报时，在59’53”, 59’55”,59’57” 时报时频率为512Hz,59’59”时报时频率为1KHz。其基本设计思路为：当计时到相应时间时0101,1001,0101，***1时，所对应的时间为59’5*”(末位为奇数)可利用公式

out1?minH2?minH0?minL3?minL0?secH2?secH0?secL0

即将out1作为输出选通信号。但还要求在53’、55’、57’、59’时报时，又可依据

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