數(shù)字動態(tài)掃描顯示電路設計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)湘潭大學課程設計說明書題 目： 數(shù)字動態(tài)掃描顯示電路設計 課程名稱：電子技術綜合設計學 院：信息工程學院 專 業(yè)：自動化 學 號： 姓 名： 指導教師： 完成日期： 2017年3月 課 程 設 計 任 務 書設計題目 數(shù)字動態(tài)掃描顯示電路設計設計時間2017.3學生姓名學號班級設計任務及要求：設計任務： 設計一個動態(tài)掃描顯示電路，能夠使各數(shù)碼管按照一定的順序輪流發(fā)光顯示。振蕩電路輸出方波頻率200Hz 。采用D觸發(fā)器設計順序脈沖發(fā)生器，要求輸出狀態(tài)為0000-0001-

2、0010-0100-1000-0000。顯示譯碼器輸入數(shù)據(jù)分別為1、2、3、4。利用順序秒沖發(fā)生器的輸出脈沖控制顯示譯碼器的消隱控制端。選做擴展功能：設計一個數(shù)據(jù)生成電路，能用脈沖發(fā)生器的輸出信號控制數(shù)據(jù)產(chǎn)生成路產(chǎn)生不同數(shù)據(jù)，并送至顯示器。基本要求：（1）擬定數(shù)字動態(tài)掃描顯示電路的組成框圖，并對不同設計方案進行性能對比及經(jīng)濟決策分析；（2）設計各單元電路，并用Multisim軟件仿真；（3）在通用電路板上焊接電路；（4）測試系統(tǒng)的邏輯功能；（5）寫出設計報告。設計報告要求：寫出詳細地設計過程、調(diào)試步驟、測試結果分析及心得體會。目 錄 TOC o 1-3 h z u 0數(shù)字動態(tài)掃描顯示電路設計摘

3、 要：動態(tài)掃描顯示技術已被廣泛應用。為深入理解其工作原理, 設計采用了一個環(huán)形計數(shù)器來作為動態(tài)掃描輸出信號,通過譯碼器電路完成數(shù)碼管顯示, 文章說明了具體設計和實現(xiàn)方式以及意義。該設計對數(shù)字電路綜合性、設計性實驗的開發(fā)是一次成功學習。關鍵詞：動態(tài)掃描顯示;環(huán)形計數(shù)器;74LS47譯碼器1. 設計背景1.1 設計目的1.掌握動態(tài)顯示技術的工作原理及其應用；2.掌握環(huán)形計數(shù)器電路、數(shù)碼管譯碼器電路的知識；3.了解數(shù)字電路知識；4.通過實驗培養(yǎng)學生的市場素質(zhì)，工藝素質(zhì)，自主學習的能力，分析問題解決問題的能力以及團隊精神。1.2 任務闡述1.設計一個動態(tài)掃描顯示電路，能夠使各數(shù)碼管按照一定的順序輪流發(fā)

4、光顯示。2.振蕩電路輸出方波頻率200Hz 。3.采用D觸發(fā)器設計順序脈沖發(fā)生器，要求輸出狀態(tài)為0000-0001-0010-0100-1 000-0000。4.顯示譯碼器輸入數(shù)據(jù)分別為1、2、3、4。5.利用順序秒沖發(fā)生器的輸出脈沖控制顯示譯碼器的消隱控制端。1.3 任務分析根據(jù)設計任務要求考慮使各位數(shù)碼管按照一定順序輪流發(fā)光，故選擇采用4個CD4511數(shù)碼管譯碼器驅動數(shù)碼管工作。為使得數(shù)碼管依次點亮，選擇使用D觸發(fā)器和門電路構成環(huán)形計數(shù)器來完成順序脈沖發(fā)生器。而驅動順序脈沖發(fā)生器時鐘信號采用555芯片輸出方波較為方便，且波形穩(wěn)定。1.4 課題項目管理計劃進度表序號各階段完成的內(nèi)容完成時間1

5、查閱相關文獻資料、課題調(diào)研2017.3.122掌握設計軟件、制訂進度計劃2017.3.12-2017.3.133系統(tǒng)方案的比較和選定，經(jīng)濟決策分析2017.3.13-2017.3.144單元電路設計、參數(shù)計算及元器件選擇2017.3.14-2017.3.165系統(tǒng)仿真及性能分析2017.3.16-2017.3.196仿真結果檢查2017.3.19-2017.3.207系統(tǒng)硬件制作及調(diào)試2017.3.20-2017.3.248硬件制作結果檢查2017.3.24-2017.3.269撰寫課程設計說明書2017.3.26-2017.3.282.設計方案2.1 系統(tǒng)方案設計1. 使用專用芯片實現(xiàn)動態(tài)掃

6、描顯示圖2-1使用專用芯片實現(xiàn)動態(tài)掃描顯示系統(tǒng)框圖設計原理：MAX7219是美國MAX IM(美信)公司推出的多位LED 顯示驅動器芯片。它內(nèi)含硬件動態(tài)掃描顯示控制, 每個芯片可驅動8個LED 數(shù)碼管。我們通過將數(shù)碼管專用芯片的輸出單元與數(shù)碼管顯示單元相連接，可以實現(xiàn)多位數(shù)碼管的動態(tài)顯示。經(jīng)濟決策分析：MAX7219價格昂貴且不易購買。2.用順序脈沖發(fā)生器實現(xiàn)動態(tài)掃描顯示圖2-2用順序脈沖發(fā)生器實現(xiàn)動態(tài)掃描顯示系統(tǒng)框圖設計原理：555芯片工作在非穩(wěn)態(tài)模式時可產(chǎn)生方波作為整個電路的觸發(fā)信號；設計了一個由74LS74組成的環(huán)形計數(shù)器來作為動態(tài)掃描輸出信號, 4個D觸發(fā)器的時鐘脈沖連接在一起, 通過

7、控制CLK時鐘頻率來調(diào)節(jié)環(huán)形計數(shù)器的計數(shù)速率, 從而可以得到不同頻率的動態(tài)掃描信號；采用數(shù)碼管專用譯碼芯片CD4511控制數(shù)碼管要顯示的數(shù)字；采用BS201共陰極數(shù)碼管組成顯示單元。經(jīng)濟決策分析：芯片價格合理，穩(wěn)定性高，市場占有率大。2.2 單元電路設計本電路由四部分組成：1.555方波輸出單元。振蕩頻率f=1T1+T2=1.43(R1+2R2)C占空比q=T1T1+T2=R1+R2R1+2R2器材選擇： R1=1k，R2=37K，C=0.1uf 2.順序脈沖觸發(fā)單元狀態(tài)方程：圖2-3邏輯圖器件選擇：74LS74 74LS20 74LS04圖2-4波形圖3.數(shù)碼管譯碼單元CD4511真值表：表

8、2-1真值表字符A0A1A2A311000201003110040010器件選擇：CD45114.數(shù)碼管顯示單元數(shù)碼管顯示電路采用共陰極接線。器件選擇：BS2012.3 完整電路設計圖2-3完整電路圖設計工作原理說明：1.555芯片工作在非穩(wěn)態(tài)時可以輸出一定頻率和占空比的方波，將它的輸出端接出作為電路的脈沖觸發(fā)信號。2.由兩片74LS74芯片的4個D觸發(fā)器和一定的與非門構成環(huán)形計數(shù)器，實現(xiàn)順序脈沖觸發(fā)，并將輸出接至4個譯碼器的選通端。輸出占空比為555輸出方波占空比的四分之一。3.由4片CD11譯碼器與數(shù)碼管直接相連，將對應的字符顯示到相應數(shù)碼管上。由于各選通端的方波相位差依次為/2，且頻率大

9、于人眼可分辨的頻率50Hz，所以可實現(xiàn)數(shù)碼管的動態(tài)顯示。4.共陰極數(shù)碼管的公共端接地，段選端置高即可點亮相應段位。3. 方案實施3.1 系統(tǒng)仿真及性能分析系統(tǒng)仿真時可看到數(shù)碼管動態(tài)顯示數(shù)字1 2 3 4，符合課題要求。用示波器測試555定時器輸出波形，可見穩(wěn)定方波，頻率大于200Hz；用示波器測試譯碼器選通端，可見穩(wěn)定方波，頻率大致為555輸出方波頻率的四分之一，且四個波形相位分別相差/2。3.2 硬件制作與調(diào)試1.使用的主要儀器和儀表；電烙鐵，示波器，萬用表，學生電源。2.調(diào)試電路的方法和技巧；用萬用表檢查VCC、GND是否有短路；用示波器檢查555芯片的輸出波形；用示波器檢查譯碼器選通端波

10、形。焊接時分模塊進行，每焊接完一個模塊檢查后再進行下一個，最后一個模塊焊接完成后連接所有模塊再次檢查。3.測試的數(shù)據(jù)和波形，并與理論計算結果進行分析比較；555輸出波形頻率理論計算為192.4Hz，實際測試頻率為173.5Hz；數(shù)碼管閃爍頻率理論計算為48.1Hz,實際測試頻率為43.4Hz.4.調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法；上電前發(fā)現(xiàn)VCC、GND有短路現(xiàn)象，74LS74芯片的VCC均接到了GND，由萬用表檢查和觀察發(fā)現(xiàn)。第一個數(shù)碼管應顯示“1”，但是未完全顯示，因為有一個引腳未連接到譯碼器上，由排除、查引腳圖和觀察發(fā)現(xiàn)?！?”“4”顯示順序反了，譯碼器輸入端接錯了，由觀察發(fā)現(xiàn)。4. 結

11、果與結論數(shù)字動態(tài)掃描顯示電路, 在數(shù)字顯示領域中的應用越來越廣泛, 有簡單的, 也有復雜的;有用中規(guī)模集成電路實現(xiàn)的, 也有用大規(guī)模集成電路實現(xiàn)的;有用純硬件電路直接實現(xiàn)的, 也有軟硬件結合實現(xiàn)的。本方案是間接控制法, 即把位選通信號加至譯碼驅動器的消隱控制端,間接地控制LED的亮滅。對靜態(tài)顯示的改進雖然能降低顯示功耗, 但不能簡化電路, 它僅適用于由通用數(shù)字集成電路構成的儀器。本次實驗對設計和應用同類電路有良好的借鑒作用和參考價值。4.1 設計結果在誤差允許范圍內(nèi)實現(xiàn)了數(shù)碼管的動態(tài)顯示。4.2 設計結論通過輸入電壓和調(diào)節(jié)555定時器的輸出頻率，驗證了數(shù)碼管顯示的頻率值。5. 收獲與致謝通過這

12、周的實訓，我學習到了很多從前沒有接觸過的知識。使我們把知識和動手實踐有效的結合起來。讓我們也深深的體會到了動手和理論是密不可分的。在實訓中，我們認識了很多電動設備，了解了它們的性能，使用方法及作用。它們?yōu)槲覀兊纳顜砹撕芏嗟谋憬?。但這次實訓也并不是一帆風順。周一檢查仿真時指導老師指出我的數(shù)碼管顯示頻率不夠，原來是NE555電阻值的問題，回去后再次計算并修改了。在做實物時也遇到了一些問題，通過自己的檢查和跟同學們的討論，最終元蠻王成了這次實訓。通過實訓，同學們的友誼也增進了不少，很多不太會做的實驗在同學們的幫助下完成了。我們通過相互學習，相互溝通，一起研究，讓很多的實驗都做得相當?shù)某晒?，心中?/p>

13、成就感與自豪感油然而生。還有我們兢兢業(yè)業(yè)的老師，他們和我們一起忙活，看著圍在他身邊的那一圈圈的人，他也總會耐心的為我們講解，直到我們聽懂為止。所以要特別感謝我們的老師！老師，您辛苦了！6. 參考文獻1 閻石.數(shù)字電子技術基礎（第六版）M. 北京: 高等教育出版社, 2016:375-382.2 盧慶林.數(shù)字動態(tài)掃描顯示電路設計J.組合機床與自動化加工技術.2007,2(2):56-60.3 余江.動態(tài)掃描顯示電路實驗的設計與實習J. 實驗科學與技術, 2008,1(6):85-86.4 盧慶林. 數(shù)字電子技術基礎實驗與綜合訓練M . 北京:高等教育出版社, 2004.23-245 黃智偉.全國

14、大學生電子設計競賽訓練教程 M .北京:電子工業(yè)出版社, 2005.15-167. 附件附件列表：1）問題回答記錄2）元器件清單3）設計圖紙（仿真圖）4）實物制作圖5）實物上電效果圖6) 波形圖附件1 ：問題回答記錄表學號： 姓名： 李文晴 專業(yè)、班級： 15自動化4班 老師所提問題：仿真檢查如何實現(xiàn)順序脈沖觸發(fā)的？2、硬件檢查四個譯碼器的選通端的波形有什么特點？學生回答問題：1、設計一個了環(huán)形計數(shù)器來作為動態(tài)掃描輸出信號,由 4個 D觸發(fā)器構成, 最后一個D觸發(fā)器的 Q端與第一個 D觸發(fā)器的 D端連接在 一起, 從而構成一個左循環(huán)計數(shù)器, 4個 D觸發(fā)器 的時鐘脈沖連接在一起, 通過控制 CLK時鐘頻率 來調(diào)節(jié)環(huán)形計數(shù)器的計數(shù)速率, 從而可以得到不同頻率的動態(tài)掃描信號。2、頻率是555輸出頻率的1/4，各波形在相位上依次滯后90度。附件2 ：元器件清單序號器件名稱型號數(shù)量1555定時器NE555D12上升沿雙D觸發(fā)器74LS7423四輸入與非門74LS2014反相器74LS0415共陰極數(shù)碼管BS201463-8譯碼器CD451147電容0.1uf18電容0.01uf19電阻27K110電阻10K111電阻1K1附件三：設計圖紙附圖3-1附圖3-2附圖3-3附件四：實物制作圖附圖4-1附圖4-2附件五：上電效果圖附