数字显示电路实验报告.doc

数字显示电路 1 电电 子子 电电 工工 教教 学学 基基 地地 实验课程 实验课程 数字电子技术基础实验数字电子技术基础实验 实验名称 实验名称 数字显示电路数字显示电路 实验人员实验人员 曾俊琦曾俊琦 宋娅琼宋娅琼 钱思妗钱思妗 报告撰写 报告撰写 电子电子 曾俊琦曾俊琦 08214055 电子电子 宋娅琼宋娅琼 08214046 电子电子 钱思妗钱思妗 08214045 指导老师 指导老师 陆鹏飞陆鹏飞 完成日期 完成日期 2010 年年 11 月月 数字显示电路 2 目录目录 1 实验设计目的及要求 实验设计目的及要求 2 1 实验目的 2 2 设计要求 3 2 总电路原理图及实验总电路框图 总电路原理图及实验总电路框图 3 1 总电路原理图 3 2 实验总电路框图 4 3 实验单元电路分析 元件介绍和元件参数计算 实验单元电路分析 元件介绍和元件参数计算 4 1 编码电路 4 2 格雷码转换电路 4 3 基本门电路 全加器电路 6 4 译码显示电路 6 4 实验测试结果分析 调试过程中所遇故障的分析 实验测试结果分析 调试过程中所遇故障的分析 6 5 设计过程的体会与创新点 建议 设计过程的体会与创新点 建议 6 6 元件清单 元件清单 7 7 仿真报告 仿真报告 7 8 参考文献 参考文献 8 数字显示电路 3 1 实验设计目的及要求 实验设计目的及要求 1 实验目的 1 掌握基本门电路的应用 了解用简单门电路实现控制逻辑的方法 2 掌握编码 译码和显示电路的设计方法 3 掌握用全加器 比较器设计电路的方法 2 设计要求 1 设计一操作面板 左侧有 16 个按键 编号为 0 到 15 数字 面板右侧有 2 个共阳 7 段显示器 操作面板如图所示 2 设计一个电路 当按下小于 10 的按键后 右侧低位 7 段显示器显示数字 左侧 7 段显示器显示 0 当按下大于 9 的按键后 右侧低位 7 段显示器显示 个位数字 左侧 7 段显示器显示 1 若同时按下几个按键 优先级别的顺序 是 15 到 0 2 总电路原理图及实验总电路框图 总电路原理图及实验总电路框图 1 总电路原理图 数字显示电路 4 实验总电路框图如上图所示 两片 74LS148 组成 16 位数字译码器 输出经过与非门 一部分连接到 4 位比较器 74LS283 的输入端 另一部分直接连接到高位 74LS47 的输入端 控制高位输出 4 位比较器 74LS283 的输出端连接到地位片 74LS47 的输入端 控制地位输 出 2 实验总电路框图 3 实验单元电路分析 元件介绍和元件参数计算 实验单元电路分析 元件介绍和元件参数计算 1 编码电路 使用两片 8 线 3 线优先编码器 74LS148 输入信号从高位片到低位片依次 为 A15 A0 低电平有效 而 A15 的优先权最高 A0 的优先权最低 输出 Z3 Z2 Z1 Z0 为 4 位二进制反码 即 0000 1111 可用第一片的输入端 I7 I0 分别接 A15 A8 第一片的输入端 I7 I0 分别接 A7 A0 显然第一片的优 先权应高于第二片 只有当 A15 A8 无信号时才允许第二片工作 因此 将 第一片的选通输出端 YS 和第二片的控制端 S 相连 即可实现上述功能 然后 经过与非门 将 Z3 Z2 Z1 Z0 取反 2 格雷码转换电路 自然二进制码转换成二进制格雷码基本原理 数字显示电路 5 自然二进制码转换成二进制格雷码 其法则是保留自然二进制码的最 高位作为格雷码的最高位 而次高位格雷码为二进制码的高位与次高位相 异或 而格雷码其余各位与次高位的求法相类似 根据自然二进制转换成格雷码的法则 可以得到以下电路图 自然二进制码与格雷码的对照表 十进制数自然二进制数格雷码十进制数自然二进制数格雷码 000000000810001100 数字显示电路 6 100010001910011101 2001000111010101111 3001100101110111110 4010001101211001010 5010101111311011011 6011001011411101001 7011101001511111000 3 基本门电路 全加器电路 根据系统的要求 全加器输出应为 8421BCD 码 可以采用加 6 的方法实现 当小于 9 时直接输出 当大于 9 时 将已转换的格雷码加 6 溢出后相当于 减 10 且十位进一 4 译码显示电路 将经过编码 基本门电路 格雷码转换电路和全加器电路得到的四位二进制 经译码器得到二进制码 由于采用 7447 显示译码器 其输出为低电平有效 因此采用共阳数码管 4 实验测试结果分析 调试过程中所遇故障的分析 实验测试结果分析 调试过程中所遇故障的分析 在焊接之前 我们查阅了很多资料 确定了初步的实验方案 分析电路原理及明 白各个芯片的作用及管脚土 为下一步的焊接做好准备 为确保电路设计的合理性与 可行性 我们在数电实验箱上进行了实物的插接 发现我们所设计的电路参数不能满 足二极管的高电平驱动 我们决定在之后的焊接中 选取低电平驱动发光二极管 负 逻辑显示 的方案 焊接过程很顺利 焊接完成后 结果如我们想象的出来了 但是在调试过程中 我们发现当按一个键一直长按时 数字显示可能会发生错误 显示出超过 15 的数字 我们猜测是因为按键时电路接触不稳定的原因 毕竟我们的焊接技术还是有限的 由于设计的失误 我们的数码管只连接了两个电阻 所以显示的时候不同的数字 二极管的亮度不同 这也是一个技术问题 5 设计过程的体会与创新点 建议 设计过程的体会与创新点 建议 曾俊琦 曾俊琦 这次实验总的来说很简单 只是不同芯片的合理应用 电路设计的原理图老师 已经提前给了我们 因此电路设计并不是问题 实验的重点是弄懂实验电路的原理 明白各芯片的作用 分析电路 明白高低位的输出关系 在焊接过程中 我们花费了 比想象中要多的时间 因为想着能把布线设计的好看一点 但是由于想的不够周到 认为数码管通过电源只接两个电阻分压就行了 忽略了数码管接电阻的原理 最后两 只数码管只接了两个电阻 因此造成了不同数字显示的亮度不同的错误 之后经过老 师点拨 明白了原理 实验建议 我们可以充分利用数码管 可以设计出带有小数点的数字显示系统 或者设计出更高位数的数字显示系统 只要明白了电路原理及各芯片在电路中的作用 数字显示电路 7 就不难设计出上述电路 宋娅琼 宋娅琼 对于我来说 这次的实验成果没有报销 这个实验就是失败的 倒 不是求报销得来的钱的问题 而是能报销就是相当于对我们实验成果 从设计电路到 布线焊接的一种肯定 可以说我们对这个实验的要求苛刻到了极限 从设计到仿真到 做出实验成果包括对电子元件的选购 每一步都一定要达到完美 可惜这些浅层次上 的完美却没法弥补我们对实验原理把握的欠缺 为了追求电路板的整洁利落 我们 选择用一个电阻来代替应有的七个电阻 却忽略了从原理上来讲这种代替根本不可行 这次的教训也是很深刻的 老师的一句 我不是讲过这个问题吗 给了我们当头一棒 告诫我们以后一定不能自以为是的忽略掉老师课上讲的任何一句话 不能自以为是的 修改电路 不能自以为是的忽略原理只求好看 所以最终 尽管我们的板子得到了周 围所有人的羡慕 却还是因为原理上的缺陷而没有达到最好的水平 综上所述 这个 实验是失败的 但是这次实验对我们来说并非没有可取之处 这个电路究竟应该怎样去实现 同一功能的不同芯片应该怎么选择 这些都给了我们很大的考验 每个芯片放在什么 位置 每一条导线应该在哪里拐弯 怎样最大程度避免压线 这都是我们仔细考虑的 问题 综合实验比单一实验更加考验我们对数电知识的整体把握 同时 进行这样的 实验也能让我获得更大的快感 我想这应该就是每一个 玩 电的人所能体会到的最大 的乐趣了吧 钱思妗 钱思妗 这是数电实验的第一块板子 上学期我们的模电第二块板子没有出结果 因此 这次非常重视和小心 我们提前一周多就开始着手准备了 我们上学期三人就是一起 合作的 所以在分工上很明确 我已经比较熟悉中发了 买材料的工作继续由我担任 在实验的开始阶段 电路图和原件清单都已经在书上和老师的课件中给出 我们只要 把电路的原理研究明白就可以 在实验过程中 我们努力把导线布局的美观整齐 使 这块板子的工艺得到了很大的提升 在焊接过程中我们也下了不少功夫 总的来说从 最开始的设计电路 到确定方案后购买元器件 然后焊接 调试 到最后做出实验成 果一切都比较顺利 唯一可惜的就是应该每个二极管都接个电阻 我们没有听清楚要 求只接了一个电阻 这就让我们的板子有了缺陷 很是遗憾 下次我们要注意这点 通过这次实验 我们继续熟悉和掌握门电路 编码器 译码器 数码管的原理 与应用 并学习了简单数字电路的设计方法 为下次的实验打下了良好的基础 6 元件清单 元件清单 元件清单