EDA中的综合计时电路的显示控制电路的设计

本设计显示需要使用的是15个七段显示数码管。在计时结果显示电路中，七段数码管显示部分是一个不容忽视的环节，如若处理不得当，可能引起系统功率过大，产生散热问题，严重时甚至会导致系统的烧毁。为了解决好以上问题，下面就对七段数码管显示电路做简要的分析和介绍。

通常点亮一个LED所需的电流是5～50 mA，通电的电流愈大，LED的亮度愈高，相对的也会使其寿命缩短。一般以10 mA的导通电流来估算它所必须串联的阻值，其计算方式参考如图1所示。

如图1 单个LED的串接电阻计算方式

七段显示器可分为共阳极、共阴极型两种，它们都可以等效成8个LED的连接电路，其中如图2就是共阴极型七段显示器的等效电路和每节LED的定义位置图。

如图2 共阴极型七段显示器的LED位置定义和等效电路

因此，若要点亮七段显示器以实现一个3的数字符号并不点亮P点LED，则输入七段显示码是“01001111”，而且这个码字的每个位所对应位置和如图2相同，顺序是“pgfedcba”。依此类推可得到0～F的显示码。

由于本设计的目标是设计一个综合的计时系统，要求同时显示年（在这里年份的前两位固定为20）、月、日、时、分、秒及星期共15个数字，依照图⒎4的计算方式，同时点亮－个七段显示器的8节LED，结果将需电流为10 mA×8＝80 mA。若再进－步同时点亮15个七段显示器，这时所需电流为80 mA×15=1200 mA=1.2 AL。这对于一般的电子电路来说，是一个不小的电流，不但CPLD＆FPGA无法负荷这样的电流驱动，而且这个功率也太大，散热也是问题，电路容易被烧毁。因此显示电路部分不能直接实现各个计时结果同时显示，只能另外通过一个扫描电路对计时输出进行逐个扫描，使七段数码管以两个为一个组，逐个进行显示。只要每个扫描频率超过人的眼睛视觉暂留频率24 Hz，就可以达到点亮两个七段数码管，却能享有所有七段数码管同时显示的视觉效果，而且显示也不致闪烁抖动，从而间接实现计时结果同时显示。

根据以上设计思想，本系统的数据显示电路可分为两个子模块：

（1）显示控制电路XSKZQ：负责完成数据选择扫描及数码管位选择信号的产生，数据扫描选择输出，对于选择的数据进行BCD码转换等功能；

（2）显示译码电路：将用于显示的BCD码数据进行译码。

XSKZQ的输入、输出端口如图3所示。其中，输入信号CLK_SCAN为用于产生数据选择扫描等控制信号的时钟信号；输入信号SEC、MIN、HOUR、DAY、MON、YEAR、WEEK分别来自计秒电路、计分电路、计时电路、计目电路、计月电路、计年电路、计星期电路等计时电路的计时结果输出端；输出信号BCD为被选择进行显示的计秒/计分/计时/计日/计月/计年/计星期电路等计时电路的计时结果的8位BCD码，输出端SELOUT经外部的3 -8译码电路译码后用于选择对应计时结果显示数码管的公共端COM。如图4为15个共阴极型七段数码管驱动接线图。

如图3 XSKZQ的输入、输出端口图

如图4 15个共阴极型七段数码管驱动接线图