數(shù)碼順序循環(huán)顯示控制器

1、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)顯示功能：在實(shí)現(xiàn)第一項(xiàng)所要求

2、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)字輸出模塊地址選擇模塊脈沖信號(hào)控制模塊設(shè)計(jì)過程中：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)脈沖信號(hào)控制模塊與地址選擇模塊。根據(jù)此邏輯框

3、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。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，利用向上端無效與向下有效實(shí)現(xiàn)數(shù)碼的順序顯示 再經(jīng)過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，無法找到合適正確的譯碼器使得輸出為題目要求，因而放棄。另外：仍然是數(shù)碼管端顯示問題，無法正常顯示，從而放棄二

4、、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)過譯碼裝置來顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。（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

5、開始輸入信號(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)） 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

6、的芯片（主要功能是選擇數(shù)字通過功能，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： 圖1-4 譯碼顯示模塊其功能實(shí)現(xiàn)過程為一個(gè)選擇輸出，當(dāng)圖1-4中的雙向開關(guān)置于a高電平時(shí) 電路正常的順序循環(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可預(yù)置bcd異步清除計(jì)數(shù)器一片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

7、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

8、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： 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) 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 aby000010101110 74ls08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

9、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。74ls081234567141312111098vcc 4b 4a 4y 3b 3a 3y1a 1b 1y 2a 2b 2y gnd 74ls160管腳圖 （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ct74ls160中l(wèi)d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)；

10、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-g19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

11、c等于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端輸出的高電平或下降沿作為進(jìn)位輸出信號(hào)。74ls160功能表cpep et工作狀態(tài)0 置 零脈沖10 預(yù)置數(shù)110 1保 持11 0保持（rco=0）脈沖111 1計(jì) 數(shù)74ls160邏輯符號(hào)（四）74ls20：74ls20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，

12、2，4，5輸入6輸出；第二組9，10，12，13輸入8輸出。abcdy111100xxx1x0xx1xx0x1xxx01 74ls20的功能表可表示為： 四、總體設(shè)計(jì)電路： 1、總體電路原理圖如下：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)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，但是心里感覺不錯(cuò)，感受到了我的未來，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)的完成了我們的課題。其實(shí)這也是對(duì)我們能力與耐