ASCII碼鍵盤編碼電路設計說明

1、成績課程設計報告題 目： ASCII碼鍵盤編碼電路設計學生姓名：學生學號:1214030301系別：電子工程學院專業(yè)：通信工程屆另【J：2012 屆指導教師：廖曉緯電子工程學院制2015年5月29日目錄1. 緒論 . 23. 設計簡介與要求 23.1 設計簡介 33.2 設計要求 34. ASCII 碼鍵盤編碼設計原理和設計方案制定 34.1 74LS148D 芯片參數及工作原理 34.2 74LS04D 芯片參數及工作原理 44.3 74LS85D 芯片參數及工作原理 54.4 74LS183 芯片參數及工作原理 64.5 74LS32 芯片參數及工作原理 75. ASCII 碼鍵盤編碼設計

2、方案實施 . 95.1 總設計方案 95.2 控制電路部分的實現 105.3 結果的高兩位進行準確修正的實現 115.4 輸出電路部分 125.6 系統(tǒng)整體電路圖 136. ASCII 碼電路設計仿真 137. 課程設計心得 168. 附錄 168.1 器件清單 16ASCII 碼鍵盤編碼電路設計學生 : 陳功指導老師 : 廖曉緯電子工程學院 12 級通信工程1. 緒論ASCII 碼是目前計算機中用得最廣泛的字符集及其編碼，是由美國國家標準局 （ANSI） 制定的 ASCII 碼（ American Standard Code for Information Interchange，美國標準信

3、息交換碼），它已被國際標準化組織（ISO）定為國際標準，稱為ISO 646 標準。適用于所有拉丁文字字母， ASCII 碼有7位碼和 8位碼兩種形式。因為 1位二進制數可以表示（ 21=） 2種狀態(tài)： 0、1；而 2位二進制數可以表示 （ 22） =4 種狀態(tài)： 00、 01、10、11；依次類推， 7 位二進制數可以表示（ 27=） 128 種狀態(tài)，每種狀態(tài)都唯一地編為一個 7 位的二進制碼，對應一個字符（或控制碼）， 這些碼可以排列成一個十進制序號 0127。所以，7位ASCII碼是用七位二進制數進 行編碼的，可以表示 128個字符。第032號及第127號（共34個）是控制字符或通訊專用字

4、符，如控制符：LF（換 行）、CR（回車）、FF （換頁）、DEL（刪除）、BEL（振鈴）等；通訊專用字符：SOH （文頭）、EOT（文尾）、ACK（確認）等；第33126號（共94個）是字符，其中第 4857號為 09十個阿拉伯數字； 65 90 號為 26 個大寫英文字母， 97122號為 26個小寫英文字母， 其余為一些標點符號、 運算符號等。2. 內容摘要本次課程設計共有 8*8=64個鍵，在外加兩個控制鍵 Shift 鍵和 Ctrl 鍵的作用下， 共完成 128 個鍵的 ASCII 碼輸出。 其中， Shift 鍵為英文大小寫字母及其它符號控制 鍵。 Ctrl 鍵為文字符號（也稱控制

5、符號）和字符控制符 。本次試驗的 ASCII 碼輸出 , 用與該 ASCII 碼編碼相應的燈泡表示。3. 設計簡介與要求3.1設計簡介ASCII鍵盤編碼電路的任務是把鍵盤上所按下之按鈕產生的開關信號，編成一個對應的ASCII代碼從輸出端輸出。3.2設計要求用若干數字芯片和燈泡實現按下某一按鈕，輸出對應的ASCII代碼。主要技術指標：（1）外接電源：UO =12V（2）燈泡工作電壓 U=6V（3）燈泡功率W=1W4. ASCII碼鍵盤編碼設計原理和設計方案制定4.1 74LS148D芯片參數及工作原理|l6jHI11| 13| |12n|io|AA占占A£OGS321打r-C4AO36

6、7EtA2AlYYYYY丄| 2 |367 I 4dlSN74LS148(TOPOUTPUTS1訊戶UTSOUTPUT0AOA2INPUTSOUTPUTSAl GNUEO GS圖一 74LS148D芯片管腳圖74ls148優(yōu)先編碼器管腳功能介紹:16腳的集成芯片，電源是VCC（16）GND（8）,I017為輸入信號，A2,A1,A0為三位二進制編碼輸出信號，IE是使能輸入端，0E是使 能輸出端，GS為片優(yōu)先編碼輸出端0-7編碼輸入端（低電平有效）芯片管腳El選通輸入端（低電平有效）AO、A1、A2三位二進制編碼輸出信號即編碼輸出端（低電平有效）GS片優(yōu)先編碼輸出端即寬展端（低電平有效）EO選通

7、輸出端，即使能輸出端4.2 74LS04D芯片參數及工作原理74LS04 是6非門（反相器）他的工作電壓5V,他的內部含有6個coms反相器,74LS04的作用就是反相把1變成0。1r1皿>A12呂T11闿A訕| |1-C>-14>*L>e-1?3-1丁XITfJL3"半AlVIC圖二74LS04D芯片管腳圖輸入輸出ABY低電平低電平低電平低電平高電平低電平高電平低電平低電平高電平高電平高電平表一 74LS04D芯片功能表4.3 74LS85D芯片參數及工作原理可進行二進制碼和 BCD碼的比較，對兩個 4位字的比較結果由三個輸出端（FA>B, FA= B

8、, FAV B=輸出。將若干85級聯(lián)可比較較長的字，此時低級位的FA> B, FA= B, FAV B連接到高位級相應的輸入A> B、A= B、AV B,并使低位級的 A= B為高電平。引出端符號A0- A3字A輸入端B0- B3字B輸入端A> B A > B級聯(lián)輸入端A= B A = B級聯(lián)輸入端AV B A V B級聯(lián)輸入端FA= B A等于B輸出端FA> B A大于B輸出端FAV B A小于B輸出端數據輸入B3匚1 16J VCC級聯(lián)輸入2ISJ A3級聯(lián)輸入a=bC3 s 14o2B2級聯(lián)輸入A>fiP4 S 13:A2輸 Lil A>B C5

9、122 Al輸出A=B匚6HJ Bl輸!I|A<b£7101 AOGND匚8J BO圖三74LS85D芯片引腳及其功能圖比較輸入級聯(lián)輸入輸出A3, B3A2, B2A1, B1AO, B0ABA BA=BA BA BA=BA3>B3XXXXXXHLLA3<B3XXXXXXLHLA3=B3A2B2XXXXXHLLA3=B3A2<B2XXXXXLHLA3=B3A2=B2A仁B1XXXXHLLA3=B3A2=B2A仁B1XXXXLHLA3=B3A2=B2A仁B1AOBOXXXHLLA3=B3A2=B2A仁B1A0 BOXXXLHLA3=B3A2=B2A仁B1A0=B

10、0HLLHLLA3=B3A2=B2A仁B1A0=B0LHLLHLA3=B3A2=B2A仁B1A0=B0LLHLLHA3=B3A2=B2A仁B1A0=B0XXHLLHA3=B3A2=B2A仁B1A0=B0HHLLLLA3=B3A2=B2A仁B1A0=B0LLLHHLH= 高電平L=低電平x=不定表二74LS85D芯片功能表4.4 74LS183芯片參數及工作原理1A11 Vcc網213ZA1B12iCn411jeCn1Cn+ll510ISCnti1珥59NCGND7|2e圖四74LS183D芯片引腳圖1A、1B 2A 2B運算數輸入端1CIn、2 CIn進位輸入端1C0n 1、2C0n 1進位輸

11、出端仆、2F和輸出端。輸入輸出CInBAF2C0n+ 1LLLLLLLHHLLHLHLLHHLHHLLHLHLLLHHHLLHHHHHHH =高電平L=低電平表三74LS183芯片功能表4.5 74LS32芯片參數及工作原理74LS32是四2輸入或門，常用在各種數字電路以及單片機系統(tǒng)中。表達式為：Y=A+B引腳排列圖管腳功能：左下1-1A，2-1B，3-1Y ； 4-2A，5-2B，6-2Y ； 7-GND;右起：右上 8-3Y，9-3A，10-3B ； 11-4Y，12-4A，13-4B ； 14-VCC其中A, B為輸入端，丫為輸出端，GN助電源負極，VCC為電源正極5. ASCII碼鍵盤

12、編碼設計方案實施 5.1總設計方案1方框圖2設計一個鍵盤，共有8*8=64個鍵，在外加兩個控制鍵Shift鍵和Ctrl鍵的作用 下，共完成128個鍵的ASCII碼輸出。其中，Shift鍵為英文大小寫字母及其它符號 控制鍵。Ctrl鍵為文字符號（也稱控制符號）和字符控制符。咼000001010011100101110111位低位000HPXSP(08、hpxNULBSDELCAN001AIQY!)19aiqySOHHTDC1EM010BJRZa*2bjrzSTXLFDC2SUB011CKS#+3cksETXVTDC3ESC100DLT$4<dlt|EOTFFDC4FS101EMmU%-5=

13、euENQRCNAKGS110FNVA&6>ASRfnvCKSOYNS111GOW/7?gowDELBELSIETBUS表五開關信號產生的編碼表在選擇仿真軟件時我選擇了 multisim12仿真軟件。因為Multisim提煉了 SPICE 仿真的復雜內容，這樣無需懂得深入的SPICE技術就可以很快地進行捕獲、仿真和分 析新的設計，更適用于電子學教育。Multisim 是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以 Windows為基礎的仿真工具， 適用于板級的模擬/數字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路 硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。5.2控制電路部分的

14、實現圖六ASCII碼鍵盤電路輸入控制部分如上圖1,此部分采用兩個DSWPKJ開關來控制信號的輸入。其中上邊的開關控 制八列即ASCII碼高三位，下邊的開關控制八行即 ASCII碼低三位。74LS148D即優(yōu) 先編碼器主要是對輸入進行編碼，由于此編碼器是低電平有效故需要反相器。采用四個74LS04D即六反相器對74LS148D的輸入與輸出進行電平的轉換，即高低電平的轉 換。將U1、U2反相器和U5編碼器的VCC接12V, GN處地。U1的六個輸入端依次接 到開關的前六個代表著前六列，U2第5個和第6個輸入端接到開關的后兩個代表著 后四列。U1的六個輸出端接到U5即編碼器的前六個輸入端，U2第5個

15、和第六個輸出 端接到U5即編碼器的后兩個輸入端。將 U5編碼器的三個輸出端接到 U2反相器前三個輸入端，至此U2反相器前三個輸出端就是未修正的列 ASCII碼。下面的U3 U4 反相器和U6編碼器的行接法與列接法類似。5.3高位修正電路當按下某鍵時，會顯示該設計鍵盤的高檔鍵的 ASCII碼，對比本編碼與標準ASCII 碼編碼表可知，本編碼的前四列高檔字符比標準 ASCII碼小64( 1000000B)，抵擋字 符比標準ASCII碼小96( 1100000B)；后四列高檔字符跟標準 ASCII碼相同，而抵擋 字符比標準ASCII碼大32(100000B)。因此在編碼后需要對編碼值進行修訂得到正確

16、的ASCII碼。而當按下這兩個外加鍵時，會顯示出相應的抵擋鍵的ASCII碼U14U15AU1AXIU2A74LS1S2DX?iLJlLAX3 VU4AX4圖七實現shift鍵和Ctrl鍵的部分電路當不按下Shift時對鍵盤上的前四列上檔字符需要使用加法器對其高位加1000B,當按住shift時要輸出低檔字符的ASCII需要使用加法器對其高位加上1100B對鍵盤的后四列，其上檔字符的編碼正好等于標準 ASCII碼無需處理，當按 住Ctrl輸出其下檔字符時，由于其編碼比 ASCII碼大32,需要對其高位減去100B, 即加上1100B （100B的補碼），電路圖實現如上。5.4輸出電路部分U1已皿

17、LJ4A74L31B3D74LS183D皿74LS1B3D圖八ASCII碼鍵盤電路輸出部分輸出電路部分采用74LS183D譯碼器，連接燈泡。輸出端采用小燈泡來顯示輸入鍵的標準ASCII碼，當小燈泡亮時說明是1,而當小燈泡不亮時則為0.表六兀器件清單5.6系統(tǒng)整體電路圖圖九整體電路圖6.ASCII碼電路設計仿真圖十仿真電路初始狀態(tài)實驗總體電路圖如下所示，當打開仿真按鈕，由于所有的開關都置零，通過優(yōu)先編碼器編出來的是000000,此時X1燈會亮，這是初始狀態(tài)。進入測試后，例如，列線的開關表示為 0時，行線的開關也為0時，選擇了鍵盤 設計中的有第一行第一列，即編碼為 000000,當不按Shift鍵

18、時，只有X1燈亮，表 示的是64,即“ ，當按下Shift鍵時，XI、X2燈亮，表示的是96，即“、”。圖一仿真電路閉合shift鍵又如：當列線的開關表示5，行線的開關表示0，即選擇了鍵盤設計中的第一行 第五列，即編碼為100000,當不按Ctrl鍵時，X2燈亮，表示的是32,即“ SP',當按下Ctrl鍵時，所有的燈都不亮，表示的是 0即“ NUL圖十二 仿真電路表示出 5列1行ASCII碼圖十三 仿真電路表示出5列1行（行高位）ASCII碼7.課程設計心得通過這次ASCII碼鍵盤編碼電路設計，我在知識方面進一步的掌握了 74LS148 74LS04 74LS85 74LS183芯片的主要參數和功能，并能熟練的運用它們。在此課程 設計中我學到很多知識和技能，學會了使用軟件Multisim12，并讓我對以前所學的電路和數電知識有了更深層次的理解與鞏固。增強了我在互聯(lián)網絡搜集、查閱相關文獻資料并組織材料的綜合能力。對于電路設計的認識：通過這次電路設計，讓我了解到在設計電路時，首先要對 設計的電路有一個宏觀的認識，清楚設計的電路需要有哪些功能，了解元器件的特性 后再進行元器件的篩選。之后解決設計電路中遇到的難題，例如如何對結果的高兩位 進行準確的修正。最后對設計完