數(shù)列顯示電路的設(shè)計

1、沈陽航空航天大學課 程 設(shè) 計（說明書）數(shù)列顯示電路的設(shè)計班 級 學 號 學 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 沈陽航空航天大學課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書課 程 名 稱 數(shù)字邏輯課程設(shè)計 課程設(shè)計題目 數(shù)列顯示電路的設(shè)計 課程設(shè)計的內(nèi)容及要求：一、設(shè)計說明設(shè)計一個數(shù)列顯示電路。二、技術(shù)指標1用LED數(shù)碼管依次顯示：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 （自然數(shù)列）1、3、5、7、9 （奇數(shù)列 ）0、2、4、6、8 （偶數(shù)列 ）0、1、2、3、4、5、6、7、0、1 （音樂字符）2、 打開電源電路能自動清零，從自然數(shù)列開始；3、 每個數(shù)字顯示時間基本相同，且從0.52S 連續(xù)可調(diào)。 三、設(shè)計要求1.

2、 在選擇器件時，應(yīng)考慮成本。2. 根據(jù)技術(shù)指標通過分析計算確定電路形式和元器件參數(shù)。3. 畫出電路原理圖（元器件標準化，電路圖規(guī)范化）。四、實驗要求1根據(jù)技術(shù)指標制定實驗方案；驗證所設(shè)計的電路。2進行實驗數(shù)據(jù)處理和分析。五、推薦參考資料1沙占友，李學芝著 . 中外數(shù)字萬用表電路原理與維修技術(shù)M. 北京：人民郵電出版社，1993年2童詩白，華成英主編者 . 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M. 北京：高等教育出版社，2006年3戴伏生主編 . 基礎(chǔ)電子電路設(shè)計與實踐M. 北京：國防工業(yè)出版社，2002年4譚博學主編 . 集成電路原理與應(yīng)用M. 北京：電子工業(yè)出版社，2003年六、按照要求撰寫課程設(shè)計報告成績評定

3、表：序號評定項目評分成績1設(shè)計方案正確，具有可行性，創(chuàng)新性（15分）2設(shè)計結(jié)果可信（例如：系統(tǒng)分析、仿真結(jié)果）（15分）3態(tài)度認真，遵守紀律（15分）4設(shè)計報告的規(guī)范化、參考文獻充分（不少于5篇）（35分）5答辯（30分）總分最終評定成績（以優(yōu)、良、中、及格、不及格評定）指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日一、概述 這個數(shù)列顯示電路設(shè)計，就是通過一個七段數(shù)碼顯示出來。運用計數(shù)器的不同功能和不同接法就可以實現(xiàn)不同的序列輸出了。為了實現(xiàn)顯示器能夠按照依次輸出自然序列、奇數(shù)序列、偶數(shù)序列還有音樂序列。為了實現(xiàn)這個循環(huán)輸出的功能，在設(shè)計的時候還用到了一個移位寄存器，可以利用它的輸出端來控制四個計數(shù)器的工作情況，

4、可以讓四個計數(shù)器依次工作，就可以達到要求的依次循環(huán)輸出序列。除此之外，還有一個部分就是脈沖的產(chǎn)生基于多諧振蕩器可以產(chǎn)生方波，可以利用它來產(chǎn)生脈沖信號了。而這個多諧振蕩器是采用的555定時器來完成的。整個電路的設(shè)計就是由這三部分連接在一起組成的。二、方案論證數(shù)列顯示設(shè)計電路組成框圖如圖1所示，脈沖時鐘信號輸出高低電平，通過四個計數(shù)器依次計數(shù)，再由譯碼器譯碼，通過數(shù)碼管顯示出自然序列、奇數(shù)列、偶數(shù)列、音樂序列，序列循環(huán)的顯示由計數(shù)器來控制，每一個序列循環(huán)完畢后，計數(shù)器會產(chǎn)生一個進位信號，使信號通過計數(shù)器進而使序列循環(huán)起來。奇數(shù)列和偶數(shù)列的循環(huán)為自然序列和音樂序列的二分頻，這樣能做到每一次顯示的時間

5、相同。 計數(shù)器脈沖信號譯碼器脈沖信號音樂序列偶數(shù)序列奇數(shù)序列數(shù)碼管顯示圖1 設(shè)計電路方框圖三、電路設(shè)計1.對應(yīng)芯片清零端要讓四個數(shù)列依次循環(huán)則采用一個2線-4線譯碼器和一個四進制計數(shù)器。用譯碼器的輸出依次去控制芯片清零端，再通過一個四進制計數(shù)器去控制譯碼器輸入，使其在四個輸出間不斷循環(huán)，而計數(shù)器的時鐘脈沖通過每個芯片的進位端經(jīng)過一四輸入或門輸出來控制。用到的是芯片74HC390計數(shù)器和74HC139譯碼管。其電路圖如圖2所示。 圖2 用譯碼器實現(xiàn)的循環(huán)電路 2. 十進制自然序列顯示電路利用74LS160D計數(shù)器（十進制）來實現(xiàn)。在脈沖信號的觸發(fā)下，計數(shù)器的輸出端的狀態(tài)依次為0000->0

6、001->0010->0011->0101->0110->0111->1000->1001，其序列顯示電路圖如圖3所示。圖3 自然顯示電路原理圖3.奇數(shù)序列顯示電路 將奇數(shù)1，3，5，7，9用8421BCD碼分別表示為：0001，0011，0101，0111，1001.可以發(fā)現(xiàn)最后一位都為1，因此在上述十進制自然序列的基礎(chǔ)上將數(shù)碼管的最低位接高電平就可以實現(xiàn)奇數(shù)列了。其序列顯示電路如圖4所示。圖4 奇數(shù)顯示電路原理圖4.偶數(shù)序列顯示電路 將偶數(shù)0，2，4，6，8用8421BCD碼分別表示為0000，0010，0100，0110，1000.可以發(fā)現(xiàn)最后一

7、位都為0，因此可以在十進制自然序列的基礎(chǔ)上將數(shù)碼管的最低位接低電平就可以實現(xiàn)偶數(shù)序列了。其序列顯示電路圖如圖5所示。圖5 偶數(shù)顯示電路原理圖5 .音樂序列顯示電路 音樂序列的特點是從0顯示到7后再變?yōu)?，這里可以將數(shù)碼管的最高位固定接低電平就可以實現(xiàn)了。因為74LS160的輸出端只有三個與數(shù)碼管相接，當74LS160的輸出為“1000”和“1001”時，由于數(shù)碼管最高位是固定接低電平的，也就是數(shù)碼管的輸入端仍是“0000”，“0001”.這樣數(shù)碼管的顯示就又變成0和1了。其序列顯示電路圖如圖6所示。圖6 音樂序列顯示電路圖74LS160D的功能表如表1所示：表1 74LS160D引腳功能圖CL

8、RLOADENPENTCLKABCDQAQBQCQDRCO0××××××××000001000POS××××ABCD*11111POS××××Count*1111××××××QA0QB0QC0QD0*111×1×××××QA0QB0QC0QD0*16脈沖信號的產(chǎn)生 采用多諧振蕩器，即在接通電源后，就能產(chǎn)生一定頻率和一定

9、幅值矩形波的自激振蕩器。電路圖如圖4所示。圖7 脈沖信號產(chǎn)生電路圖7.二分頻電路的設(shè)計 因為奇、偶數(shù)序列顯示時間間隔是自然序列和音樂序列的2倍，為了實現(xiàn)顯示數(shù)字時間間隔相等的要求，可以使用二分頻電路，讓自然序列和音樂序列的顯示時間和奇偶電路顯示時間相等。JK觸發(fā)器可以構(gòu)成二分頻電路。將JK觸發(fā)器的J、K端均接在高電平，則從輸出端Q輸出的是二分頻后的事件脈沖，其時間間隔為原脈沖的2倍。JK觸發(fā)器的特性方程為：Q*=JQ+KQ (1)其電路圖如圖8所示。圖8 二分頻電路四、性能測試1.脈沖產(chǎn)生電路的仿真 圖9 脈沖產(chǎn)生電路的仿真2.二分頻電路的仿真 圖10 二分頻電路的仿真五、結(jié)論 參考文獻1 閻

10、石編. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M. 北京：高等教育出版社.2006年2 謝自美主編. 電子線路設(shè)計·實驗·測試M. 北京：華中理工大學出版社.2000年3 孫梅生等編著.電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計M.高等教育出版社.1989年4 譚博學主編. 集成電路原理與應(yīng)用M.北京：電子工業(yè)出版社，2003年5 夏路易主編. 電路原理圖與電路板設(shè)計教程M.北京：兵器工業(yè)出版社，2002年6 戴伏生主編. 基礎(chǔ)電子電路設(shè)計與實踐M.北京：國防工業(yè)出版社，2002年7 薛文，華慧明編. 新編實用電子技術(shù)M.福建：科學技術(shù)出版社，1999年8 劉泉主編. 數(shù)字信號處理原理與實現(xiàn)M.北京：電子工業(yè)出版社，2005年9 沙占友著.中外數(shù)字萬用表電路原理與維修技術(shù)M.北京:人民郵電出版社，1993年10 康華光主編. 電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分M.北京：高等教育出版社，2000年附錄I 總電路圖圖11 總電路設(shè)計圖附錄II 元器件清單序號編號名稱型號數(shù)量1U1多功能計數(shù)器74HC390N12U22線-4線譯碼器7