数字显示旋转圆盘的设计-演示文稿

数字显示旋转圆盘的设计,摘要,当今社会数字显示的应用无处不在，银行、火车站、娱乐场所等移动屏幕的显示，都是在简单的数字显示的基础上发展起来的。本设计是用七段数字表示器制作旋转圆盘，该旋转圆盘是娱乐场所的常用工具，能完成37进制计数，主要由七段译码器、十进制计数器和RC环形振荡器构成。,第1章 绪论,在当今世界，工业产品的计数自动化越来越普及，特别是随着科学技术的迅速发展电子技术的发展越来越快了，LED、LCD等光显示的应用领域越来越广泛，它的适用性及功能的便捷性正在逐渐被人们所利用，在生活、娱乐、工业、医疗等各个行业都应用到了用LED来显示计数，其产品的多样性和功能的使用性、强大性越来越强。LED是一种新型高级装饰灯具。它既有霓虹灯的动感亮丽，又有日光的柔和，能演化出各种绚丽多彩的灯光颜色，达到同步七彩、三彩渐变、跳变，流水、追逐、扫描等引种变化效果。该产品可广泛应用于花园、舞台、立交桥护栏、大楼轮廓、景观照明、广告牌等场所以及城市亮化工程等。,本设计的旋转圆盘是利用计数器和译码器芯片制作的计数装置，其工作原理是当摁下电路的启动开关，信号就由时钟脉冲控制电路通过延时电路把信号送到振荡电路中，产生的时钟脉冲就会通过熄灭脉冲控制电路送到十进制计数器，然后再通过七段译码器到LED数码管。当摁下停止开关，由于RS锁存器锁存信号，通过延时电路的延时作用，计数器会随机地停止在某一个数字上。本电路主要完成的功能是从00计到36然后又复位开始新一轮循环。,第2章 电路原理框图,本设计使用数字显示的电子旋转圆盘电路主要由十进制计数器、译码器、RC环形振荡器、SR锁存器、LED数码管显示五大部分组成，其原理框图如图所示。,当摁下电路的启动开关，信号就由时钟脉冲控制电路通过延时电路把信号送到振荡电路中，产生的时钟脉冲就会通过熄灭脉冲控制电路送到十进制计数器，然后再通过七段译码器到LED数码管。当摁下停止开关，由于RS锁存器锁存信号，通过延时电路的延时作用，计数器会随机地停止在某一个数字上。本电路主要完成的功能是从00计到36然后又复位开始新一轮循环。下图是使用数字显示的旋转圆盘框图,第3章 单元电路工作原理,RS锁存器在电路中可起到封锁和存储输入触发脉冲的作用，有或非门或与非门两种结构，其作用是一样的。1.或非门结构的RS锁存器如图是或非门结构RS锁存器是用两个2输入或非门实现的。每个或非门的其中一个输入都被交叉耦合到另一个或非门的输出端，而另一个输入端提供使锁存器由一个状态变到另一个状态的触发方式。,2.与非门结构的RS锁存器,如图，当输入S、R同时为1时，输出是保持状态；当输入S=0、R=1而输出端Q为逻辑1而为逻辑0时，锁存器处于置位状态。,相反地，当输入S=1、R=0而输出端Q为逻辑0而为逻辑1时，锁存器处于复位状态；对于与非结构的RS锁存器，禁止条件是S=R=0，因为这会导致Q=1。因为和用或非门构成的RS锁存器相比，用与非门构成的RS锁存器对有效的低输入产生响应，所以本设计采用的是用与非门构成的RS锁存器来完成电路的功能。,当按下启动开关，既给电路了一个低电平信号，经过RS锁存器电路输出一个高电平信号，该信号被送到延时电路；按下停止开关后，R端获得了一个低电平信号，通过RS锁存器电路输出一个低电平信号，这时二极管被截止，延时电路因此没有信号输出，但是LED数码管显示的数字不会立即停止，因为由于缓冲作用，它会随机的停在某个数字上。,3.1锁存信号电路,3.2脉冲产生电路,如图脉冲产生电路，它的电路是由三个非门环形连接以确保起振，R、C为定时元件。RS是限流电阻，为G3的保护电阻而设置，其值较小，通常为100欧左右。为保证电路正常工作，要求R+RsRoff,否则会使G3门总处于开启状态，电路不能起振。,由于一片74LS161只能计到16，而本电路完成的是37进制计数，所以需要两片74LS161芯片来完成旋转圆盘电路的计数。电路如图所示。,3.3 37进制的计数电路,如上图是由两片十六进制计数芯片74LS161构成的单元电路，它可以完成37进制计数。首先将个位74LS161的输出端Q1Q4的输出Q1和Q4接入与非门输入端构成十进制计数器，然后通过个位Oc进位端向十位的74LS161进位。当计数脉冲的到来时，个位计数器芯片开始从0000计数，当计到1001时，通过OC进位计数端向十位进位，这时，十位计数器芯片记为0001，个位又从0000开始计数，开始新一轮的循环，直到个位计到0111，十位计到0011，计到36电路高位和低位全部复位到全零状态。CP时钟脉冲端来脉冲又开始新一轮计数，当按下停止开关时，通过延时电路延迟，缓冲后停止计数。计数器的信号由RC环形振荡电路通过非门和与非门输入，然后它的输出信号到七段译码器的输出段，通过译码器把信号送到LED数码管。,1. 74LS161的芯片介绍,该计数器的端子有清零端，使能端EP、ET，置数端，时钟输入端CP，数据输入端A、B、C、D；计数器的状态输出端有Q1Q4,进位输出端有OC。只有当使能端ET为高电平，且计数状态为1111时，进位端OC变成1，从而产生进位信号。当RD为低电平时，不管其他输入状态为何种状态，都能使计数器清零。由于计数器清零不受CP控制，故称为异步清零。由于在本设计中计数器不需要清零，所以RD端子接的是高电平。在RD=1的条件下，若LD=0，在CP脉冲上升沿作用下，A、B、C、D输入的数据将并行置入计数器的Q1、Q2、Q3、Q4之中。预置的数据DCBA被并行送到输出端,此时Q4Q3Q2Q1=4321。由于端子有同步并行预置数的功能，所以它接的也是高电平。在RD=LD的前提下，电路有两种保持功能，其一是，当EP=0、ET=1时，计数器将保持各触发器状态不变，并同时保持进位信号OC的状态不变(OC=Q1Q2Q3Q4ET)；其二是，当ET=0时，计数器保持各触发器的状态不变。所以EP、ET端子在电路中接的也是高电平。当EP=ET=1时，电路处于计数状态，电路靠CP脉冲上升沿触发。进位信号OC是当计数器为1111状态时为1，其余时间为0，其正脉冲宽度等于CP脉冲的一个周期。,3.4 译码电路,用两片74LS48在电路中实现译码功能，AD为输入端，输入信号来自计数器电路，ag为输出端，高电平有效，与共阴极七段数字显示器配合使用，由三个辅助控制端RBI、LT、BI/RBO 进行控制，其功能如下：连接个位的74LS48的端子，使RBI端与D触发器的Q端连接，因为D触发器的D端接高电平，所以根据D触发器的功能，使得端输入高电平，让个位的数字不会灭“0”，一直显示。当计数从0到36，计满 37时，由于计数器的复位，使译码电路又从00开始，然后把信号送到LED数码管，数码管又会从00开始显示。,1. 74LS48的芯片介绍,由于LT为低电平的时候输出端显示的是1111111，而电路需要输出端从0000000显示到1110001，所以LT端子在电路中接的是高电平。BI/RBO：一方面可作为消隐输入端(BI)。当该端为低电平时，不管其他输入端是何状态，输出端ag为低电平，这可用于使7段显示器熄灭；另一方面，该脚还有第二功能，称为灭零信号输出端（RBO）,它的作用是用来控制与之相连的下一位显示器是否需要灭零功能。由于本电路中的数字显示不需要消影，所以BI/RBO端子不能接低电平，只能接高电平。,RBI灭“0”输入端：所谓灭“0”就是使“0”不被显示出来，在LT为1，BI/RBO为0的前提下，当为0时尽管输入AD=0000，输出ag=0000000，但“0”