英文字母顯示器

1、NANCHANG UNIVERSITY 課程設(shè)計(jì)（ 2014 年） 題目：英文字母顯示器學(xué) 院： 信息工程學(xué)院 系 自動(dòng)化 專 業(yè)： 自動(dòng)化 班 級(jí)： 自動(dòng)化122班 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 目錄摘要.31.概述.42.課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求.5 2.1設(shè)計(jì)任務(wù).5 2.2設(shè)計(jì)要求.53. 系統(tǒng)設(shè)計(jì).6 3.1方案論證.6 3.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì).6總體設(shè)計(jì).6系統(tǒng)原理圖及工作原理.6 3.3單元電路設(shè)計(jì).9單元電路工作原理.94. 元件的介紹.115. 仿真結(jié)果.135.1 multisim的原理圖的仿真.135.2 protel的原理圖的仿真.135.3 protel的PCB

2、制版.136.設(shè)計(jì)方案的改進(jìn).146.1改進(jìn)為動(dòng)態(tài)顯示.146.2增加位數(shù).147.心得體會(huì).15摘要 用數(shù)碼管除了可以顯示0-9這10個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字以外，還可以用來顯示一些英文字母。數(shù)碼管由七段顯示輸出，利用這七個(gè)輸出的不同組合，可以用來顯示不同的英文字母。 本課程設(shè)計(jì)通過簡(jiǎn)單的邏輯芯片實(shí)現(xiàn)英文字母顯示器。要點(diǎn)在于用各種簡(jiǎn)單的門電路實(shí)現(xiàn)對(duì)字母真值表的編碼生成。其次還需要對(duì)真值表的輸入實(shí)現(xiàn)反譯碼，這里就需要選好一個(gè)合適的編碼器了。這次課程設(shè)計(jì)選用的編碼器是74系列的148芯片74HC148優(yōu)先編碼器?？偨Y(jié)，又七段數(shù)碼管、門電路系統(tǒng)、編碼器實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)單明了的英文字母顯示器。關(guān)鍵詞：英文字母顯示器

3、、74HC148芯片、簡(jiǎn)單門電路、數(shù)碼管第1章 概述所謂電子技術(shù),是指“含有電子的、數(shù)據(jù)的、磁性的、光學(xué)的、電磁的、或者類似性能的相關(guān)技術(shù)”。電子技術(shù)可以分為模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)兩大部分。 模擬電子技術(shù)說是整個(gè)電子技術(shù)的基礎(chǔ)，在信號(hào)放大、功率放大、整流穩(wěn)壓、模擬量反饋、混頻、調(diào)制解調(diào)電路領(lǐng)域具有無法替代的作用。例如高保真(Hi-Fi)的音箱系統(tǒng)、移動(dòng)通訊領(lǐng)域的高頻發(fā)射機(jī)等。與模擬電路相比，數(shù)字電路具有精度高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)、程序軟件控制等一系列優(yōu)點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)突飛猛進(jìn)地發(fā)展，用數(shù)字電路進(jìn)行信號(hào)處理的優(yōu)勢(shì)也更加突出。為了充分發(fā)揮數(shù)字電路在信號(hào)處理上的強(qiáng)大功能，我們可以先將

4、模擬信號(hào)按比例轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后送到數(shù)字電路進(jìn)行處理，最后再將處理結(jié)果根據(jù)需要轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬信號(hào)輸出。自20世紀(jì)70年代開始，這種用數(shù)字電路處理模擬信號(hào)的所謂“數(shù)字化”浪潮已經(jīng)席卷了電子技術(shù)幾乎所有的應(yīng)用領(lǐng)域，如數(shù)字濾波器等。很有幸我們這學(xué)期學(xué)習(xí)了電子技術(shù)這門學(xué)科，并且是我們這個(gè)學(xué)期的重點(diǎn)課程，在上課和實(shí)驗(yàn)的過程中，漸漸的我喜歡上了它。每一節(jié)課我都認(rèn)真學(xué)習(xí)，每次實(shí)驗(yàn)我都認(rèn)真的去完成。但是做課程設(shè)計(jì)是第一次做，以前都是照著做，現(xiàn)在所有的都是自己做，真的很有難度。要想做出來一個(gè)好的東西，就要去圖書館，到網(wǎng)上去找資料。本次課程設(shè)計(jì)，我做一個(gè)英文字母顯示器，這個(gè)相對(duì)比較是比較簡(jiǎn)單的，由于我們以前的

5、數(shù)電實(shí)驗(yàn)讓我充分了解了數(shù)字電路中一些常用的元件和方法，所以英文字母顯示器制作沒有問題。第2章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)1、設(shè)計(jì)一個(gè)能顯示英文字母的電子電路；2、 用中小規(guī)模集成電路組成電子電路。2.2 設(shè)計(jì)要求1用74HC148優(yōu)先編碼器生成門電路系統(tǒng)所需要的信號(hào)輸入；2高低電平系統(tǒng)控制編碼器的輸入；3. 用一個(gè)簡(jiǎn)單的門電路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電路的自定義編碼；4. 注意用限流電阻保護(hù)數(shù)碼管的發(fā)光二極管；5. 用七段數(shù)字譯碼管顯示英文字母。第3章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1.方案論證 英文字母顯示（七段數(shù)碼管顯示輸出端）邏輯門電路系統(tǒng)（控制編碼）74HC148優(yōu)先編碼器（門電路系統(tǒng)輸入信號(hào)控制）編碼器輸入端

6、高低電平生成電路3.2.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì) 本課程設(shè)計(jì)采用單線形式實(shí)現(xiàn)英文字母顯示，在實(shí)際操作系統(tǒng)中是由高低電平控制整個(gè)電路的工作。終端高低電平采用八位一體開關(guān)控制電路的輸入，然后由中間的電路系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行先編碼和再譯碼，最終通過數(shù)碼管顯示所需要的英文字母。特點(diǎn)：簡(jiǎn)單明確、調(diào)理清晰。 其中所使用的數(shù)碼管為共陰極數(shù)碼管。3.2.2 系統(tǒng)原理圖及工作原理 電路編碼真值表：字母數(shù)碼管七段顯示輸入abcdefg端1端2端3A1110111000B1111111001C1001110010D1111110011E1001111100F1000111101G1011111110H0110111111

7、表1根據(jù)真值表列卡諾圖，寫出各數(shù)碼管段的特征式： 公式1仿真電路原理圖，如圖1、2所示。圖1圖2將a、b、c、d、e、f、g這七個(gè)輸出端分別接入數(shù)碼管A、B、C、D、E、F、G這七個(gè)輸入端就完成了電路與數(shù)碼管的對(duì)接步驟。3.3 單元電路設(shè)計(jì)3.3.1單元電路工作原理1、高低電平生成電路如圖3所示。圖 3 說明：采用八位一體開關(guān)，將八個(gè)開關(guān)的下端接入同一個(gè)6V電源的正極，通過手動(dòng)撥動(dòng)對(duì)應(yīng)的開關(guān)來控制輸入編碼器對(duì)應(yīng)端是否為高低電平。2、分秒功能60進(jìn)制計(jì)數(shù)器如圖4所示。 圖 4 說明：采用74HC148優(yōu)先編碼器來控制邏輯門電路的輸入。編碼器下方有8個(gè)輸入端，分別對(duì)應(yīng)高低電平的8個(gè)開關(guān)。上方有3個(gè)

8、輸出端，其輸出又作為邏輯門電路的輸入。上方還有兩個(gè)輸出端，是編碼器的輔助功能，對(duì)這個(gè)課程設(shè)計(jì)的目標(biāo)沒有影響，因此未接入下一級(jí)電路。3、邏輯門電路系統(tǒng)電路圖如圖5所示。、 圖 5 說明：邏輯門電路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電路的自定義編碼，接入74HC148的輸入，同時(shí)將輸出作為數(shù)碼管的輸入。4、限流電阻如圖6所示。圖6 說明：數(shù)碼管允許通過的最大電流約為10毫安，接入的電源電壓為6V，因此限流電阻接510歐姆的，以此來保護(hù)數(shù)碼管不會(huì)被燒壞。5、數(shù)碼管如圖7所示 圖7說明：為共陰極數(shù)碼管。第4章元件的介紹1、 74HC148優(yōu)先編碼器功能:允許同時(shí)在幾個(gè)輸入端有輸入信號(hào)，編碼器按輸入信號(hào)排定的優(yōu)先順序，只對(duì)同時(shí)輸

9、入的幾個(gè)信號(hào)中優(yōu)先權(quán)最高的一個(gè)進(jìn)行編碼。在優(yōu)先編碼器電路中，允許同時(shí)輸入兩個(gè)以上編碼信號(hào)。不過在設(shè)計(jì)優(yōu)先編碼器時(shí)，已經(jīng)將所有的輸入信號(hào)按優(yōu)先順序排了隊(duì)。在同時(shí)存在兩個(gè)或兩個(gè)以上輸入信號(hào)時(shí)，優(yōu)先編碼器只按優(yōu)先級(jí)高的輸入信號(hào)編碼，優(yōu)先級(jí)低的信號(hào)則不起作用。74148是一個(gè)八線-三線優(yōu)先級(jí)編碼器。74148優(yōu)先編碼器為16腳的集成芯片，除電源腳 VCC(16)和GND(8)外，其余輸入、輸出腳的作用和腳號(hào)如圖中所標(biāo)。其中 I 0 I 7為輸入信號(hào)， A2,A1,A0為三位二進(jìn)制編碼輸出信號(hào)， EI是使能輸入端， EO使能輸出端， G S為片優(yōu)先編碼輸出端。由74148真值表可列輸出邏輯方程為：A2

10、=(I4+I5+I6+I7)EIA1 = (I2I4I5+I3I4I5+I6+7)· EIA0 = (I1I2I4I6+I3I4I6+I5I6+I7)· EI當(dāng)使能輸入 IE=1時(shí)，所有輸出端群被封鎖在高電平。2、 74LS003、 74LS2074ls20是一個(gè)四輸入一輸出的與非門組合的芯片，邏輯功能是完成四個(gè)輸入的邏輯與非計(jì)算功能，1、2、4、5腳輸入，6腳輸出，13、12、10、9腳輸入，8腳輸出，3、11兩個(gè)腳空的，7腳接GND，14腳接Vcc。4.數(shù)碼管第5章仿真結(jié)果5.1原理圖的multisim仿真字母A字母B字母C字母D 字母E字母F 字母G 字母H5.2、p

11、rotel仿真5.3 時(shí)間顯示PCB板圖第6章設(shè)計(jì)的改進(jìn)6.1改進(jìn)為動(dòng)態(tài)顯示現(xiàn)在的成品為靜態(tài)顯示英文字母，需要手動(dòng)調(diào)節(jié)開關(guān)才能變換字母，這在實(shí)際應(yīng)用中沒有太大的價(jià)值，因此需要改成自動(dòng)變換。可以采用脈沖輸入信號(hào)使得電路可以自動(dòng)變換字母。6.2 增加位數(shù) 現(xiàn)在只有一個(gè)數(shù)碼管，通過增加電路的復(fù)雜程度，多增加幾個(gè)數(shù)碼管，以此來同時(shí)顯示多個(gè)字母。第6章心得體會(huì)通過本次的課程設(shè)計(jì)過程，我有許多感想。首先，在實(shí)踐過程中，體會(huì)到了與以前的學(xué)習(xí)方式不一樣的感受，許多感受許多愁。愁在與構(gòu)思與實(shí)際的差別太大，有時(shí)候仿真實(shí)現(xiàn)的事物往往在實(shí)際中不能完全實(shí)現(xiàn)，還需要各種變換才能到達(dá)目標(biāo)。這個(gè)問題有許多問題組成，有元件的產(chǎn)品質(zhì)量問題，有實(shí)際操作的失誤，有實(shí)際實(shí)驗(yàn)條件的限制and so on。在做課題過程中，由于是個(gè)人獨(dú)立完成，所以對(duì)自己又增加了許多挑戰(zhàn)。首先自己先要認(rèn)真研究老師給的課題，分析出里面的目標(biāo)是什么，還有實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的一些比較明顯的必備條