数码顺序循环显示控制器.doc

电子技术课程设计 -数码顺序循环显示控制器 学院：电子信息工程学院 专业班级：自动化051501 姓名：李佳伟 学号：200515040114 同组者：李冀指导老师：闫晓梅2008年1月数码顺序循环显示控制器一、 设计任务与要求 数码顺序 循环显示控制器任务与要求：1、实现两位数码顺序显示功能：（1）、两个数码管顺序显示以下四组数码字符：8、7；6、5；4、3；2、1。每组字符两个数码管从左到右顺序显示。（2）、任意时刻只有一个数码管显示数字，且顺序显示结束时，用一开关控制右边的数码管显示并停在“1”。即顺序显示几组数码字符后应停在最后一个字符。2、实现两位数码循环显示功能：在实现第一项所要求的功能的基础上，实现四字数码字符的循环顺序显示。即两个数码管循环顺序显示“8、7；6、5；4、3；2、1”四组字符。要求应开关k1手动控制是否循环显示。 要求完成的任务如下：1.画出整体电路图2.利用设计软件对可编程器件进行设计输入、设计仿真和器件编程，使器件具有所规定的逻辑功能。3.安装调试所设计的电路，使之达到技术指标要求。4.分析实验结果，写出设计说明书。二、总体框图 1、数码顺序循环显示控制器系统组成电路的总体框图如下图所示：译码显示模块数字输出模块地址选择模块脉冲信号控制模块设计过程中：我的同组者 李冀负责数字输出模块与译码显示模块；我负责脉冲信号控制模块与地址选择模块。根据此逻辑框图我们可以得到几种实验方案：这是第一种构思利用数字选择功能器件实现课题要求，但是其中在0、1停止一项不够完善，前部分利用数字选择使得输入变为连续且循环的脉冲信号，后部分利用74ls153四选一数据选择器实现数码管的顺序循环显示，想比较最后选的此电路。另外一种是：此电路选择的是用计数器实现的数码顺序循环显示器，利用向上端无效与向下有效实现数码的顺序显示 再经过上图左方装置使得当计数器输出为0001的时候激活计数器的输入口，使得输出回到1000，从而实现循环输出，但是，在数码管口端遇到难题，无法找到合适正确的译码器使得输出为题目要求，因而放弃。另外：仍然是数码管端显示问题，无法正常显示，从而放弃二、设计思路以及模块功能为了实现此课题的目标，我们需要首先提供一个脉冲信号提供输入信号，然后利用地址选择端使其输入信号得以循环输入，最后在经过译码装置来显示实验结果。（一）、脉冲信号输入模块：此装置为整个电路提供了连续的脉冲输入信号，由于此脉冲信号为循环输入 进而可实现题目中的连续循环显示，具体模块图如下： 图1-1脉冲发生装置（二）地址选择模块： 此部分是实现循环显示的最重要的功能部分，这部分又由74ls20d、74ls160两个74ls系列的芯片，具体实现循环功能工程是：两芯片组成的是4位数字选择系统，有且仅有脉冲输入信号为1，1的时候，74ls160的置0端才有效，使得脉冲输入重新从0，0开始输入信号，进而使得此模块准确的实现4位地址选择，具体模块图： 图1-2地址选择模块（三）、数字输出模块：（此模块由我的同组者操作实现） 该模块实现的是输入信号的选择输出装置系统，此装置是实现课题目标的又一重要装置，这个装置是由四个74ls153芯片组成的数据选择器组，选择输入信号输出给数码管显示结果，输入信号由74ls160，传入数据选择器的通道选择端口，选择输出，具体的模块如下图： 图1-3 数字选择输出模块 四、译码显示模块：（此步骤由我同组者实现） 这是该系统的最后一个功能模块，此装置又是由几个功能芯片组成：数码管两个（中心部分），74ls08、74ls04、74ls32三种74系列的芯片（主要功能是选择数字通过功能，用以实现课题中的要求：使得数码管显示停留在右管显示1。具体的模块图如下： 图1-4 译码显示模块其功能实现过程为一个选择输出，当图1-4中的双向开关置于a高电平时 电路正常的顺序循环显示；当置于b低电平时，电路停留在只有右管显示，且只显示1，从而实现课程要求。三、器件的选择：所需要的器件如下：（前两模块所需器件）器件功能件数74ls20d4输入端双与非门一片74ls160d可预置bcd异步清除计数器一片74ls04d六反相器两片电阻r阻值600欧姆一个电源0.20khz 5v 连续脉冲一个按键开关可弹起一个各器件的逻辑框图、逻辑符号、逻辑功能表、内部原理图及逻辑功能分别如下：（一）、74ls04d：当输入为高电平时输出等于低电平，而输入为低电平时输出等于高电平。因此输出与输入的电平之间是反向关系，它实际上就是一个非门。（亦称反向器）。在一些实用的反向器电路中，为了保证在输入低电平时三极管可靠地截止，常将电路接成图2-1的形式。由于接入了电阻r2和负电源vee,即使输入的低电平信号稍大于零，也能使三极管的基极为负电位，从而使三极管能可靠地截止，输出为高电平。当输入信号为高电平时，应保证三极管工作在深度饱和状态，以使输出电平接近于零。为此，电路参数的配合必须合适，保证提供给三极的基极电流大于深度饱和的基极电流。74ls04为六反相器，输入是a，输出是y，6个相互独立倒相。供电电压5v，电压范围在4.755.25v内可以正常工作。门数6，每门输入输出均为ttl电平（2v高电平）,低电平输出电流-0.4ma,高电平输出电流8ma。其逻辑符号、逻辑功能表、内部结构、管脚图分别如下： 图2-1：74ls04的内部结构 表一：74ls04功能表 图2-2：74ls04的逻辑符号 图2-3：74ls04的管脚图（二）74ls08d： 74ls08为四2输入与门，其逻辑符号，逻辑框图，内部原理图分别如图 aby000010101110 74ls08内部集成了4个2输入端与门电路，他们实现“与”逻辑功能，即只有两个输入端全部为“1”时，输出才为“1”；输入端有一个或两个“0”，输出均为“0”。逻辑关系式为y=ab。74ls081234567141312111098vcc 4b 4a 4y 3b 3a 3y1a 1b 1y 2a 2b 2y gnd 74ls160管脚图 （三）74ls16074ls160为可预置的十进制同步计数器，其管脚图如图所示。在ct74ls160中ld为预置数控制端，d0-d3为数据输入端，c为进位输出端，rd为异步置零端，q0-q3位数据输出端，ep和et为工作状态控制端。由其功能表可得，当置数端为0时，输出全为0。预置数端为0，当脉冲到达时，计数器置数；当置数和预置数端都为1，且ep=et=1时，计数器进行加法计数；当ep=0，ep=1时，输出不变，且rco=0；当et=1时，各输出及rco都保持不变。74ls160的内部原理图如右图所示。当rc=0时所有触发器将同时被置零，而且置零操作不受其他输入端状态的影响。当rc=1、ld=0时，电路工作在预置数状态。这时门g16-g19的输出始终是1，所以ff0-ff1输入端j、k的状态由d0-d3的状态决定。当rc=ld=1而ep=0、et=1时，由于这时门g16-g19的输出均为0，亦即ff0-ff3均处在j=k=0的状态，所以cp信号到达时它们保持原来的状态不变。同时c的状态也得到保持。如果et=0、则ep不论为何状态，计数器的状态也保持不变，但这时进位输出c等于0。当rc=ld=ep=et=1时，电路工作在计数状态。从电路的0000状态开始连续输入16个计数脉冲时，电路将从1111的状态返回0000的状态，c端从高电平跳变至低电平。利用c端输出的高电平或下降沿作为进位输出信号。74ls160功能表cpep et工作状态0 置 零脉冲10 预置数110 1保 持11 0保持（rco=0）脉冲111 1计 数74ls160逻辑符号（四）74ls20：74ls20是常用的双4输入与非门集成电路，常用在各种数字电路和单片机系统，下面介绍一下此芯片，其引脚图为：这个74ls20芯片的功能其实很简单，就是包含4个双输入与非门，内含两组4与非门 第一组：1，2，4，5输入6输出；第二组9，10，12，13输入8输出。abcdy111100xxx1x0xx1xx0x1xxx01 74ls20的功能表可表示为： 四、总体设计电路： 1、总体电路原理图如下：2、电路的整体工作情况：（脉冲信号控制模块和地址选择模块部分）脉冲信号源发出连续脉冲进入芯片74ls160，两个输出端的分别输出0、0；0、1；1、0；1、1；四位数。课题要求输出顺序循环数码，因此我们需要把连续的脉冲信号变为四位循环连续脉冲。因此，我们加入74ls04芯片，此芯片的连线目的就是当脉冲输入信号为1、1时，使得信号循环回起使状态0、0，我们所做的是当脉冲输入信号为1、1时 74ls04的输出端接74ls160的置零端，此时置0有效，使得脉冲输入信号开始循环到原始状态，因此实现这两模块的我们所需要的功能：顺序循环的输入信号，进而为后面两个模块正常有效的实现课题题目。补充：按键开关控制的是复位到8、0状态。五、实验心得：两周的课程设计终于结束了，忙碌的生活虽然有点疲惫，但是心里感觉不错，感受到了我的未来，对以后的目标也有所明确，在课程报告设计的过程中，充分的 发现了自己对知识的掌握不足，这也是对自己的一个警钟，同时也对自己前一阵子自己学习成果的肯定，虽然还不能轻松的完成所分配的课题，但是在指导老师的帮助下，也算是比较不错的完成了我们的课题。其实这也是对我们能力与耐