數(shù)碼順序循環(huán)顯示控制器

1、實(shí)用文案電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)-數(shù)碼順序循環(huán)顯示控制器學(xué)院：電子信息工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)：自動(dòng)化051501姓名：李佳偉學(xué)號(hào)： 200515040114同組者：李冀指導(dǎo)老師：閆曉梅標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案2008年 1月數(shù)碼順序循環(huán)顯示控制器一、 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求數(shù)碼順序循環(huán)顯示控制器任務(wù)與要求：1、實(shí)現(xiàn)兩位數(shù)碼順序顯示功能：（ 1）、兩個(gè)數(shù)碼管順序顯示以下四組數(shù)碼字符： 8、7； 6、5；4、3；2、1。每組字符兩個(gè)數(shù)碼管從左到右順序顯示。（ 2）、任意時(shí)刻只有一個(gè)數(shù)碼管顯示數(shù)字， 且順序顯示結(jié)束時(shí)， 用一開(kāi)關(guān)控制右邊的數(shù)碼管顯示并停在“ 1”。即順序顯示幾組數(shù)碼字符后應(yīng)停在最后一個(gè)字符。2、實(shí)現(xiàn)兩位數(shù)碼循環(huán)顯示功

2、能：在實(shí)現(xiàn)第一項(xiàng)所要求的功能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)四字?jǐn)?shù)碼字符的循環(huán)順序顯示。即兩個(gè)數(shù)碼管循環(huán)順序顯示“ 8、7；6、5；4、3； 2、1”四組字符。要求應(yīng)開(kāi)關(guān) K1 手動(dòng)控制是否循環(huán)顯示。要求完成的任務(wù)如下：1. 畫出整體電路圖2. 利用設(shè)計(jì)軟件對(duì)可編程器件進(jìn)行設(shè)計(jì)輸入、 設(shè)計(jì)仿真和器件編程， 使器件具有所規(guī)定的邏輯功能。3. 安裝調(diào)試所設(shè)計(jì)的電路，使之達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求。4. 分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫出設(shè)計(jì)說(shuō)明書。二、總體框圖1 、數(shù)碼順序循環(huán)顯示控制器系統(tǒng)組成電路的總體框圖如下圖所示：譯碼顯示模塊數(shù)字輸出模塊脈沖信號(hào)地址選擇模塊控制模塊設(shè)計(jì)過(guò)程中：我的同組者李冀負(fù)責(zé)數(shù)字輸出模塊與譯碼顯示模塊；我負(fù)責(zé)脈沖標(biāo)

3、準(zhǔn)實(shí)用文案信號(hào)控制模塊與地址選擇模塊。根據(jù)此邏輯框圖我們可以得到幾種實(shí)驗(yàn)方案：這是第一種構(gòu)思利用數(shù)字選擇功能器件實(shí)現(xiàn)課題要求，但是其中在0、 1 停止一項(xiàng)不夠完善，前部分利用數(shù)字選擇使得輸入變?yōu)檫B續(xù)且循環(huán)的脈沖信號(hào)， 后部分利用 74LS153四選一數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的順序循環(huán)顯示， 想比較最后選的此電路。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案另外一種是：此電路選擇的是用計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)的數(shù)碼順序循環(huán)顯示器，利用向上端無(wú)效與向下有效實(shí)現(xiàn)數(shù)碼的順序顯示再經(jīng)過(guò)上圖左方裝置使得當(dāng)計(jì)數(shù)器輸出為0001 的時(shí)候激活計(jì)數(shù)器的輸入口，使得輸出回到1000，從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)輸出，但是，在數(shù)碼管口端遇到難題，無(wú)法找到合適正確的譯碼器使得輸出為題

4、目要求，因而放棄。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案另外：仍然是數(shù)碼管端顯示問(wèn)題，無(wú)法正常顯示，從而放棄二、設(shè)計(jì)思路以及模塊功能為了實(shí)現(xiàn)此課題的目標(biāo)，我們需要首先提供一個(gè)脈沖信號(hào)提供輸入信號(hào)，然后利用地址選擇端使其輸入信號(hào)得以循環(huán)輸入， 最后在經(jīng)過(guò)譯碼裝置來(lái)顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案（一）、脈沖信號(hào)輸入模塊：此裝置為整個(gè)電路提供了連續(xù)的脈沖輸入信號(hào)， 由于此脈沖信號(hào)為循環(huán)輸入進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)題目中的連續(xù)循環(huán)顯示，具體模塊圖如下：圖 1-1 脈沖發(fā)生裝置（二）地址選擇模塊：此部分是實(shí)現(xiàn)循環(huán)顯示的最重要的功能部分，這部分又由74LS20D、74LS160兩個(gè) 74LS 系列的芯片，具體實(shí)現(xiàn)循環(huán)功能工程是：兩芯片組成的是4 位

5、數(shù)字選擇系統(tǒng)，有且僅有脈沖輸入信號(hào)為1，1 的時(shí)候， 74LS160 的置 0 端才有效，使得脈沖輸入重新從0，0 開(kāi)始輸入信號(hào)，進(jìn)而使得此模塊準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)4 位地址選擇，具體模塊圖：圖 1-2 地址選擇模塊（三）、數(shù)字輸出模塊：（此模塊由我的同組者操作實(shí)現(xiàn)）標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案該模塊實(shí)現(xiàn)的是輸入信號(hào)的選擇輸出裝置系統(tǒng)，此裝置是實(shí)現(xiàn)課題目標(biāo)的又一重要裝置，這個(gè)裝置是由四個(gè) 74LS153芯片組成的數(shù)據(jù)選擇器組， 選擇輸入信號(hào)輸出給數(shù)碼管顯示結(jié)果，輸入信號(hào)由 74LS160，傳入數(shù)據(jù)選擇器的通道選擇端口，選擇輸出，具體的模塊如下圖：圖 1-3 數(shù)字選擇輸出模塊四、譯碼顯示模塊：（此步驟由我同組者實(shí)現(xiàn)）這是

6、該系統(tǒng)的最后一個(gè)功能模塊，此裝置又是由幾個(gè)功能芯片組成：數(shù)碼管兩個(gè)（中心部分），74LS08、 74LS04、74LS32 三種 74 系列的芯片（主要功能是選擇數(shù)字通過(guò)功能， 用以實(shí)現(xiàn)課題中的要求： 使得數(shù)碼管顯示停留在右管顯示1。具體的模塊圖如下：標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案圖 1-4 譯碼顯示模塊其功能實(shí)現(xiàn)過(guò)程為一個(gè)選擇輸出，當(dāng)圖 1-4 中的雙向開(kāi)關(guān)置于 A 高電平時(shí) 電路標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案正常的順序循環(huán)顯示； 當(dāng)置于 B低電平時(shí)， 電路停留在只有右管顯示， 且只顯示1，從而實(shí)現(xiàn)課程要求。三、器件的選擇：所需要的器件如下：（前兩模塊所需器件）器件功能件數(shù)74LS20D4 輸入端雙與非門一片74LS160D可

7、預(yù)置 BCD異步清除計(jì)數(shù)一片器74LS04D六反相器兩片電阻 R阻值 600 歐姆一個(gè)電源0.20KHZ 5V 連續(xù)脈沖一個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)可彈起一個(gè)各器件的邏輯框圖、邏輯符號(hào)、邏輯功能表、內(nèi)部原理圖及邏輯功能分別如下：（一）、74LS04D：當(dāng)輸入為高電平時(shí)輸出等于低電平， 而輸入為低電平時(shí)輸出等于高電平。 因此輸出與輸入的電平之間是反向關(guān)系，它實(shí)際上就是一個(gè)非門。 （亦稱反向器）。在一些實(shí)用的反向器電路中， 為了保證在輸入低電平時(shí)三極管可靠地截止，常將電路接成圖 2-1 的形式。由于接入了電阻 R2 和負(fù)電源 VEE, 即使輸入的低電平信號(hào)稍大于零， 也能使三極管的基極為負(fù)電位， 從而使三極管能可

8、靠地截止， 輸出為高電平。當(dāng)輸入信號(hào)為高電平時(shí)， 應(yīng)保證三極管工作在深度飽和狀態(tài)， 以使輸出電平接近于零。為此，電路參數(shù)的配合必須合適， 保證提供給三極的基極電流大于深度飽和的基極電流。74LS04 為六反相器，輸入是 A，輸出是 Y， 6 個(gè)相互獨(dú)立倒相。供電電壓5V，電壓范圍在 4.755.25V 內(nèi)可以正常工作。門數(shù) 6，每門輸入輸出均為 TTL 電平（ 2v 高電平） , 低電平輸出電流 -0.4mA, 高電平輸出電流8mA。其邏輯符號(hào)、邏輯功能表、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、管腳圖分別如下：標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案圖 2-1 ：74LS04的內(nèi)部結(jié)構(gòu)表一： 74LS04功能表圖 2-2 ：74LS04 的邏輯符號(hào)

9、圖 2-3 ： 74LS04的管腳圖（二） 74LS08D：74LS08為四 2 輸入與門，其邏輯符號(hào)，邏輯框圖，內(nèi)部原理圖分別如圖ABY00001010111074LS08 內(nèi)部集成了 4 個(gè) 2 輸入端與門電路，他們實(shí)現(xiàn)“與”邏輯功能，即只有兩個(gè)輸入端全部為“ 1”時(shí)，輸出才為“ 1”；輸入端有一個(gè)或兩個(gè)“ 0”，輸出均為“ 0”。邏輯關(guān)系式為 Y=AB。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案VCC4B4A4Y3B3A3Y14131211109874LS08123456774LS160管腳圖1A1B1Y2A2B2YGND（三） 74LS16074LS160為可預(yù)置的十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器，其管腳圖如圖所示。在CT74LS

10、160中 LD 為預(yù)置數(shù)控制端， D0-D3 為數(shù)據(jù)輸入端， C 為進(jìn)位輸出端， RD為異步置零端， Q0-Q3位數(shù)據(jù)輸出端， EP和 ET 為工作狀態(tài)控制端。由其功能表可得，當(dāng)置數(shù)端為 0 時(shí)，輸出全為 0。預(yù)置數(shù)端為 0，當(dāng)脈沖到達(dá)時(shí)，計(jì)數(shù)器置數(shù)；當(dāng)置數(shù)和預(yù)置數(shù)端都為 1，且 EP=ET=1時(shí)，計(jì)數(shù)器進(jìn)行加法計(jì)數(shù)；當(dāng) EP=0，EP=1時(shí)，輸出不變，且 RCO=0；當(dāng) ET=1時(shí)，各輸出及 RCO都保持不變。74LS160 的內(nèi)部原理圖如右圖所示。當(dāng) RC=0時(shí)所有觸發(fā)器將同時(shí)被置零，而且置零操作不受其他輸入端狀態(tài)的影響。 當(dāng)RC=1、LD=0 時(shí)，電路工作在預(yù)置數(shù)狀態(tài)。這時(shí)門 G16-G

11、19的輸出始終是 1，所以 FF0-FF1 輸入端 J、K 的狀態(tài)由 D0-D3 的狀態(tài)決定。當(dāng) RC=LD=1而 EP=0、ET=1時(shí)，由于這時(shí)門 G16-G19的輸出均為 0，亦即FF0-FF3 均處在J=K=0 的狀態(tài)，所以CP 信號(hào)到達(dá)時(shí)它們保持原來(lái)的狀態(tài)不變。同時(shí) C 的狀態(tài)也得到保持。如果ET=0、則 EP不論為何狀態(tài)，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)也保持不變，但這時(shí)進(jìn)位輸出C 等于標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案0。當(dāng) RC=LD=EP=ET=1時(shí)，電路工作在計(jì)數(shù)狀態(tài)。 從電路的 0000 狀態(tài)開(kāi)始連續(xù)輸入 16 個(gè)計(jì)數(shù)脈沖時(shí)，電路將從1111 的狀態(tài)返回 0000 的狀態(tài)， C 端從高電平跳變至低電平。利用C 端輸

12、出的高電平或下降沿作為進(jìn)位輸出信號(hào)。U13AQA1474LS160功能表4BQB135CQC126DQD11CPRDLDEP ET工作狀態(tài)7ENPRCO 1510ENT9LOAD01置零CLR2CLK脈沖10預(yù)置數(shù)74LS160N1101保持74LS160邏輯符號(hào)11 0保持（ RCO=0）（四） 74LS20：脈沖1111計(jì)數(shù)74ls20 是常用的雙 4 輸入與非門集成電路， 常用在各種數(shù)字電路和單片機(jī)系統(tǒng)，下面介紹一下此芯片，其引腳圖為：這個(gè) 74LS20 芯片的功能其實(shí)很簡(jiǎn)單，就是包含4 個(gè)雙輸入與非門，內(nèi)含兩組 4 與非門 第一組： 1，2，4，5 輸入6 輸出；第二組 9，10，12

13、，13輸入 8輸出。ABCDY74LS20 的功能表可表示為：111100XXX1X0XX1XX0X1XXX01四、總體設(shè)計(jì)電路：1、總體電路原理圖如下：標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案2、電路的整體工作情況： （脈沖信號(hào)控制模塊和地址選擇模塊部分）脈沖信號(hào)源發(fā)出連續(xù)脈沖進(jìn)入芯片74LS160，兩個(gè)輸出端的分別輸出0、0；0、1；1、0；1、1；四位數(shù)。課題要求輸出順序循環(huán)數(shù)碼， 因此我們需要把連續(xù)的脈沖信號(hào)變?yōu)樗奈谎h(huán)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案連續(xù)脈沖。因此，我們加入74LS04 芯片，此芯片的連線目的就是當(dāng)脈沖輸入信號(hào)為 1、1 時(shí)，使得信號(hào)循環(huán)回起使?fàn)顟B(tài)0、0，我們所做的是當(dāng)脈沖輸入信號(hào)為1、1 時(shí) 74LS04 的輸出端接 74LS160的置零端，此時(shí)置 0 有效，使得脈沖輸入信號(hào)開(kāi)始循環(huán)到原始狀態(tài)， 因此實(shí)現(xiàn)這兩模塊的我們所需要的功能：順序循環(huán)的輸入信號(hào)，進(jìn)而為后面兩個(gè)模塊正常有效的實(shí)現(xiàn)課題題目。補(bǔ)充：按鍵開(kāi)關(guān)控制的是復(fù)位到8、 0 狀態(tài)。五、實(shí)驗(yàn)心得：兩周的課程設(shè)計(jì)終于結(jié)束了，忙碌的生活雖然有點(diǎn)疲憊，但是心里感覺(jué)不錯(cuò)，感受到了我的未來(lái)，對(duì)以后的目標(biāo)也有所明確，在課程報(bào)告設(shè)計(jì)的過(guò)程中，充分的 發(fā)現(xiàn)了自己對(duì)知識(shí)的掌握不足，這也是對(duì)自己的一個(gè)警鐘，同時(shí)也對(duì)自己前一陣子自己學(xué)習(xí)成果的肯定，雖然還不能輕松的完成所分配的課題，但是在指導(dǎo)老師的幫助下，也算是比較不錯(cuò)的完成了我們的