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電子電工教學(xué)基地?cái)?shù)字顯示電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告小組成員:102430091021110410221062一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握基本門電路的應(yīng)用,了解用簡單門電路實(shí)現(xiàn)控制邏輯。2.掌握編碼,譯碼和顯示電路的設(shè)計(jì)方法。3.掌握用全加器,比較器設(shè)計(jì)電路的方法。二、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1.數(shù)字顯示電路操作面板:左側(cè)有16個(gè)按鍵,編號為0到15數(shù)字,面板右側(cè)有2個(gè)共陽7段顯示器,操作面板如圖所示。2.設(shè)計(jì)要求:當(dāng)按下小于10的按鍵后,右側(cè)低位7段顯示器顯示數(shù)字,左側(cè)7段顯示器顯示0;當(dāng)按下大于9的按鍵后,右側(cè)低位7段顯示器顯示個(gè)位數(shù)字,左側(cè)7段顯示器顯示1。若同時(shí)按下幾個(gè)按鍵,優(yōu)先級的順序是15到0。三、總電路框圖及原理圖總電路框圖如下譯碼顯示碼制轉(zhuǎn)換鍵盤編碼譯碼顯示碼制轉(zhuǎn)換鍵盤編碼總電路原理圖如下:四、設(shè)計(jì)思想及基本原理1.編碼電路本實(shí)驗(yàn)要求有16個(gè)輸入,故采用兩片8線-3線優(yōu)先編碼器擴(kuò)展為16線-4線的優(yōu)先編碼器。16線-4線編碼器輸入信號為~,低電平有效,而且的優(yōu)先權(quán)最高,的優(yōu)先權(quán)最低.由于7447譯碼器輸入為高電平有效,故將編碼器輸出通過與非門,經(jīng)過與非門后輸出為4位2進(jìn)制反碼(即0000-1111).可用第一片的輸入端分別接~,第二片的~接~.顯然第一片的優(yōu)先權(quán)應(yīng)高于第二片,只有當(dāng)~無信號時(shí)才允許第二片工作.因此,將第一片的選通輸出端和第一片的控制端相連,即可實(shí)現(xiàn)上述功能.2.碼制轉(zhuǎn)換電路根據(jù)設(shè)計(jì)的要求,顯示輸入應(yīng)為8421BCD碼,由于BCD碼是逢十進(jìn)一,而四位二進(jìn)制加法是逢十六進(jìn)一,因此要在組間進(jìn)位方式上加一個(gè)校正電路,可以采用加6的方法實(shí)現(xiàn).當(dāng)小于9時(shí)直接輸入,當(dāng)大于9時(shí),將BCD碼加6(溢出后相當(dāng)于減10)且十位進(jìn)1.3.譯碼顯示電路將經(jīng)過編碼電路、碼制轉(zhuǎn)換電路得到的四位二進(jìn)制經(jīng)顯示譯碼器,然后將顯示譯碼器的輸出與七段數(shù)字顯示器相連,即可顯示所要求的數(shù)字。由于采用7447顯示譯碼器,其輸出為低電平有效,因此采用共陽數(shù)碼管。五、元件介紹及單元電路的分析1.編碼電路編碼電路采用8線-4線優(yōu)先編碼器74LS148,由于實(shí)驗(yàn)要求有16個(gè)輸入,故采用兩片8線-3線優(yōu)先編碼器擴(kuò)展為16線-4線的優(yōu)先編碼器。16線-4線編碼器輸入信號為~,且優(yōu)先級依次降低.第一片的優(yōu)先權(quán)應(yīng)高于第二片,只有當(dāng)~無信號時(shí)才允許第二片工作.因此,將第一片的選通輸出端和第一片的控制端相連.74LS148的管腳圖如下:其中為輸入端,低電平有效為輸出端(反碼輸出),為選通輸入端,為優(yōu)先擴(kuò)展輸出端。2.碼制轉(zhuǎn)換電路由于要求輸出顯示BCD碼0~15,BCD碼是逢十進(jìn)一,四位二進(jìn)制加法是逢十六進(jìn)一,因此要在組間進(jìn)位方式上加一個(gè)校正電路,可以采用加6的方法實(shí)現(xiàn).當(dāng)運(yùn)算結(jié)果小于或等于1001時(shí),BCD碼加法與四位二進(jìn)制加法相同;當(dāng)運(yùn)算結(jié)果大于1001時(shí),電路再加六。由于74LS148是低電平輸出有效,故需要通過與非門來實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換和加6修正信號的產(chǎn)生。74LS00管腳圖如下:74LS283管腳圖如下:上圖中,,分別為加數(shù)和被加數(shù),為和數(shù),為低位進(jìn)位,為本位進(jìn)位3.譯碼顯示電路將最后一個(gè)與非門的輸出、74LS283的輸出分別和顯示譯碼器的輸入相連,如上原理圖所示。即可實(shí)現(xiàn)共陽數(shù)碼管的0~15的輸出。為防止電流過大燒毀數(shù)碼管,在數(shù)碼管和電源之間加了一個(gè)限流電阻。74LS47管腳圖如下:上圖中A、B、C、D接收二進(jìn)制碼輸入,分別驅(qū)動(dòng)七段譯碼器的a~f段。六、測試結(jié)果分析及調(diào)試中故障分析最后得到的結(jié)果是:當(dāng)按下小于10的按鍵后,右側(cè)低位7段顯示器顯示對應(yīng)的數(shù)字,左側(cè)7段顯示器顯示0;當(dāng)按下大于9的按鍵后,右側(cè)低位7段顯示器顯示個(gè)位數(shù)字,左側(cè)7段顯示器顯示1。若同時(shí)按下幾個(gè)按鍵,優(yōu)先級別的順序是15到0。達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。本次在調(diào)試過程中遇到了不小的困難,由于本次實(shí)驗(yàn)有較多的連線,很容易出錯(cuò)。我們焊接好電路后,通電卻發(fā)現(xiàn)10-15能正確顯示,但是按下0-9的按鍵后,輸出一直為16,我們通過分析,如果高位的數(shù)碼管輸出為1,則與之相連的與非門輸出為1,經(jīng)過推理,鎖定問題應(yīng)該出在其中一片74LS00上,于是我們把重點(diǎn)放在該芯片上,經(jīng)過幾個(gè)小時(shí)的檢查(檢查斷路、短路以及導(dǎo)線有沒有連接錯(cuò)誤等),最終發(fā)現(xiàn)該片74LS00管腳和電源之間出現(xiàn)了開路,改正電路后,按鍵8-15均能輸出正確的結(jié)果,但是按鍵0-7依然沒有輸出想要的結(jié)果。經(jīng)過分析,此時(shí)問題應(yīng)該出在另一片74LS00和74LS283,但是我們檢查了很久的電路,卻依然沒有發(fā)現(xiàn)問題。最后無意間發(fā)現(xiàn)了原來有一片74LS148和電源之間出現(xiàn)了斷路,經(jīng)過這么久的調(diào)試,終于得出了理想的結(jié)果,此時(shí)心里感覺真的很欣慰,我們的努力終于得到了回報(bào)!七、元件清單器件數(shù)量74LS2831個(gè)74LS1482個(gè)74LS002個(gè)74LS472個(gè)6腳自鎖開關(guān)16個(gè)300Ω電阻2個(gè)八、實(shí)驗(yàn)總結(jié)及體會李景:這次實(shí)驗(yàn)是一個(gè)綜合性的實(shí)驗(yàn),涉及編碼、譯碼、顯示等過程,通過這次實(shí)驗(yàn)我對前幾次的組合電路實(shí)驗(yàn)有了更深的理解,對數(shù)字電子技術(shù)在生活中的應(yīng)用有了更多的了解。這次實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)起來并不難,但是連接電路之后卻發(fā)現(xiàn)有太多的導(dǎo)線,很容易就出現(xiàn)了錯(cuò)誤。這次焊接后的艱辛調(diào)試一方面說明了我們的動(dòng)手能力不夠,另一方面也教會了我們調(diào)試的方法。首先,電路連線時(shí)要認(rèn)真,爭取一次成功;再者,要注意有無虛焊、斷路、短路等問題;另外,調(diào)試的過程要和理論相結(jié)合,從理論分析找出可能出現(xiàn)錯(cuò)誤的地方,然后重點(diǎn)檢查,這樣才能達(dá)到事半功倍的效果!陳昊飛:在本次實(shí)驗(yàn)中,我與小組同學(xué)合作,完成了數(shù)字顯示電路的設(shè)計(jì)。從開始的設(shè)計(jì)電路,到布線,再到焊接,以及最后的調(diào)試,每一步都要認(rèn)真仔細(xì),否則很容易出現(xiàn)問題。完成實(shí)驗(yàn)的時(shí)間超過了預(yù)期,電路圖看著并不復(fù)雜,但焊接過程卻并不容易,由于連線較多,導(dǎo)致很容易出現(xiàn)虛焊,短路等問題。焊接完成后調(diào)試時(shí)卻發(fā)現(xiàn)只有10到16能正常顯示。尋找問題的過程是令人頭疼的,我們逐一檢查了每個(gè)按鍵的連接,發(fā)現(xiàn)8和9按鍵有虛焊現(xiàn)象。重新焊接后,繼續(xù)測試,0到7仍不能正常顯示,我們很自然的想到了進(jìn)位的問題,于是測試了Yex和Z3一路的輸出,將問題鎖定在74LS00和74LS283芯片上,最后終于發(fā)現(xiàn)了問題的所在,原來74LS00和74LS283沒有接Ucc。當(dāng)數(shù)碼管成功顯示數(shù)字那一時(shí)刻,我真的很有成就感!總之,通過這次實(shí)驗(yàn)我真真正正的學(xué)到了很多知識,提高了動(dòng)手實(shí)踐能力,體會到了理論和實(shí)踐的差距。有了上學(xué)期模電實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ),這次實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)問題時(shí),并沒有急躁。針對出現(xiàn)的問題,能夠通過冷靜的分析和測試發(fā)現(xiàn)問題的所在。當(dāng)然我自身也有一些不足,知識也需要進(jìn)一步學(xué)習(xí),我會不斷努力,將這門學(xué)科理解的更加透徹。楊天鵬:這次實(shí)驗(yàn)中,我主要總結(jié)了這么兩點(diǎn):欲速則不達(dá)。開始的時(shí)候,我們覺得需要的導(dǎo)線會很多,要截取每個(gè)長度適合的導(dǎo)線會花費(fèi)很多時(shí)間,所以就截了很多比最適長度要長一些的導(dǎo)線,結(jié)果就是板子的焊接面拱起了很多交錯(cuò)復(fù)雜、長短不一的導(dǎo)線,這給我們后來檢查電路連接和糾錯(cuò)的工作帶來了極大的困擾,我相信如果我們在一開始就認(rèn)認(rèn)真真的截線,從而將導(dǎo)線的布局做的簡潔明了一些,就不會花一整天的時(shí)間去查出幾個(gè)電路連接的錯(cuò)誤了,所謂的磨刀不誤砍柴工。有時(shí)候,單一的思路反而會更好。在焊接電路的時(shí)候,我們是輪流進(jìn)行焊接的,這造成的問題是思路可能會發(fā)生混亂,就是說,一個(gè)人接手時(shí)不知道別人焊接時(shí)布線的思路是怎樣的,然后他再按著自己的思路來布線,一來一回就給我們制造了不小的麻煩。如果再讓我重新焊一次這個(gè)板子
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