大学生课程设计.doc

课程设计报告课程名称： 题 目： 学 院： 系： 专业班级： 学 号： 学生姓名： 起讫日期： 指导教师： 学院审核（签名）： 审核日期： 目录一、 课程设计的主要内容和基本要求 1.1数字顺序循环显示控制器的主要内容 1.2设计任务及基本要求2、 课程设计应完成的软硬件的名称、内容及主要技术指标 2.1设计数字顺序循环显示控制器完成的软硬件的名称 2.2设计数字顺序循环显示控制器完成的软硬件的内容及主要指标3、 设计原理及原理图 3.1设计原理 3.2工作原理 3.3原理图四、设计电路及PCB版图 4.1 总体设计电路图 4.2 PCB版图五、设计心得六、参考资料1、 课程设计的主要内容和基本要求 1.1数字顺序循环显示控制器的主要内容1.2设计任务及基本要求任务与要求：1、 实现两位数码顺序显示功能11、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。12、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。2、 课程设计应完成的软硬件的名称、内容及主要技术指标2.1设计数字顺序循环显示控制器完成的软硬件的名称电路由译码显示模块、数字输出模块、脉冲信号、控制模块、地址选择模块五部分组成。 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器件的选择： 所需要的器件如下：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74LS08D2输入端四与门两片74LS32D输入端四或门一片74LS153双4选1数据选择器四片电阻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数码管四输入两个2.2设计数字顺序循环显示控制器完成的软硬件的内容及主要指标各器件的逻辑框图、逻辑符号、逻辑功能表、内部原理图及逻辑功能分别如下：（1）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2.3.3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5 74LS04的内部结构 表1 74LS04功能表 图6 74LS04的逻辑符号 图7 74LS04的管脚图（2）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图8 四2输入与门74LS08 表2 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 图9 74LS08的逻辑框图图10 74LS08的内部原理图（3）74LS32D：74LS32是四2输入或门，常用在各种数字电路以及单片机系统中。 表达式为：Y=A+B 引脚排列图管脚功能：左下1-1A，2-1B， 3-1Y；4-2A，5-2B，6-2Y；7-GND； 右起：右上8-3Y，9-3A，10-3B；11-4Y，12-4A， 13-4B；14-VCC 其中A，B为输入端，Y为输出端，GND为电源负极，VCC为电源正极。图11 74ls32引脚图 图12表3 74ls32真值表AB0000011101111（4）74LS153D74LS153是四选一多路开关，即一个芯片内集成了两个同样结构 的四选一多路开关。数据输入端D0，D1，D2，D3：四路输入数据。数据输出端Y：一路输出数据。地址输入端A0，A1：用于输入选择控制，A0、A1的四种组合，分别打开某一路。输出控制端ST:使能控制端，低电平有效逻辑功能表图13 74LS153管脚图 表4 74LS153数据选择器功能表（5）数码管：LED显示屏是由发光二极管排列组成的一显示器件。它采用低电压扫描驱动，具有：耗电少、使用寿命长、成本低、亮度高、故障少、视角大、可视距离远、规格品种全等特点。目前LED显示屏作为新一代的信息传播媒体，已经成为城市信息现代化建设的标志。管脚分别接输出段的、图形显示如右图所示：3、 设计原理及原理图3.1设计原理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：由于仍然是数码管端显示问题，无法正常显示，从而放弃。3.2工作原理及原理图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。我负责后两个模块的设计。（1） 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 脉冲发生装置（2） 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，具体模块图如下： 图2 地址选择模块（3） 数字输出模块： 该模块实现的是输入信号的选择输出装置系统，是这个设计的核心部分。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3 数字选择输出模块（4） 译码显示模块： 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4-1 译码显示模块（1）其功能实现过程为一个选择输出，当图三（2）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。 电路的整体工作情况：（数字输出模块和译码显示模块）数字输出模块是由四个数据选择器组成译码显示模块是由两个与门、一个或门、一个非门和数码管组成74LS153上包含有两个完全相同的4选1的数据选择器，两个数据选择器有公共的地址输入端。当计数器74LS160发出的时钟信号处在低电平时，第一组数据选择器导通，此时计数器输出00，则各个数据选择器选择6的输入并送至输出端1Y。当计数器74LS160发出的时钟信号处在高电平时，第二组数据选择器导通，此时计数器仍输出00，则各个数据选择器选择10的输入并送至输出端2Y。当计数器74LS160发出