数电课程设计----脉冲按键电话显示器

1、脉冲电话按键显示器一、设计任务与要求1设计一个具有四位显示的电话按键显示器；2能准确反映按键数字；3显示器显示从低位向高位前移，逐位显示，最低位为当前输入位；4.重按键时，能首先清除显示；5 摘下话机后才能拨号有效，挂机后熄灭显示。二、设计内容1、设计思想用1个开关模拟话机被摘下与挂机2种状态，用1个按键表示清除数字重新 再按，用10个按键分别代表09的数字输入。当在摘下话机的状态下按下 09 中的其中一个按键时，用编码器对输入信号进行编码，输出四位BCD码。然后四 位BCD码输入到第一个移位锁存器中，当有脉冲输入时，锁存器中的四位BCD码输入到第二个移位锁存器中，同时也输入到数码管驱动器中，

2、驱动数码管显示 相应的数字。再按下一个数字按键时，产生一个脉冲，第二个锁存器中的四位 BCD码输入到第三个移位锁存器中，同时也输入到数码管驱动器中，驱动数码管 显示相应的数字。以此类推。2、设计说明该设计分为输入电路，脉冲产生电路，编码电路，移位电路，显示电路和主 控制电路这几部分组成。3、电路结构框图4、设计万案(1) 输入电路与脉冲产生电路:VCC511a orO Q1It = BrQ 0 te-cJLlp1O 0I i 雄E 去J o1fit-F电o o腱0-?_LpTO O1to = H乩|0 QI锂 ISl4_Lp1SV U2,eu 74LS 聲C其余都为1,同时产生一个脉冲当有按键

3、被按下时，只有那个输入为 0，(2) 编码电路：U15AU16B74LS147D74LS147能将输入的9个信号转成四位BCD码下图是74LS147功能表：INPUTSOUTPUTS123456789DCBA1111111111111xxxxxxxx00110xxxxxxx010111xxxxxx0111000xxxxx01111001xxxx011111010xxx0111111011xx01111111100x0111111111010111111111110(3) 移位电路:有上升沿信号到来时把数据输出给下一个移位寄存器与数码管驱动器。一直移到第四个74LS194移位寄存器74LS194

4、,它是4位双向移位寄存器，最高时钟频率为 36MHZ它具有并行输入、并行输出，左移和右移的功能。这些功能均能通过模式控制端M、M来控制。详见下表：MM功能00保持01右移10左移11并行置数在ABCD端送入4位二进制数，并使M=M=1时，该4位二进制数同时并行输 入至寄存器。当CP到来后，在CP上升沿的作用下，4位二进制数并行输出；若 M=0, M=1时，则该4位二进制数被串行送入到右移数据输入端 D,在CP上升沿 作用下，同步右移；若 M=1, M=0数据同步左移；若 M=M=0寄存器保持。下图是74LS194集成块的功能表:输入输出功能CRMMCPDSlDSrD0DD2D3QQQQ0XXX

5、XXXXXX0000清零1XX0XXXXXXQ0QoQ0Q0保持111tXXd0d1d2d3d0d1D2Db送数101tX1XXXX1QnQnQn右移101tX0XXXX0QnQnQn右移110t1XXXXXQnQnQn1左移110t0XXXXXQnQnQn0左移100XXXXXXXQ)0QQQ0保持M Q 益心 9 Q O O G G U - 74LS248D- i !- e 1 Cv A3 寸M it IDT1 Ci t_D ”区 卜卜Q O O O Q G74LS245DU6+NI 0U11U12U13UBi r i Ef43r ：卫 3 a - h74LS248D4H 曲 Ittl 1

6、H jdod3 DD端的稳态输入电平Q。、Qo、Q。、Qo规定稳态输入条件建立前 Q、Q、Q、Q的电平Qn、Qn、Qn、Qn 时钟上升沿 前Q.Q. Q. Q的电平 (4)显示电路：这里我用的是74LS248,。74LS248是BCD码七段译码器兼驱动器。其外引线 排列图见上图所示。74LS248具有以下特点：消隐(灭灯)输入BI低电平有效。当BI=0时，不论其余输入状态如何， 所有输出为零，数码管七段全暗，无任何显示。可用来使显示的数码闪烁，或与 某一信号同时显示。译码时，BI=1 o灯测试(试灯)输入LT低电平有效。当LT=0 (BI/RB0=1 )时，无论其余输入为何状态，所有输出为1,

7、数码管七段全亮，显示数字为 8可用来检查数码管、译码器有无故。译码时，LT=1脉冲消隐（动态灭灯）输入 RBI=1时，对译码无影响；当BI=LT=1时， 若RBI=0，输入数码是十进制零时，七段全暗，不显示，输入数码不为零，则 照常显示。在实际使用中有些零是不显示的，如004.50中的百位的零可以不显示；若百位为零且不显示，则十位的零也可不显示；小数点后第二位的零，不考 虑有效位时也可不显示。这些可不显示的零称为冗余零。脉冲消隐输入RBI = 0, 可使冗余零消隐。脉冲消隐（动态灭灯）输出RBI与消隐输入BI共用一个管脚4，当它作输 出端时，与RBI配合，共同使冗余零消隐。以三位十进制数为例。

8、十位的零是 否要显示，取决于百位是否为零，有否显示，这就要用RBO进行判断，在RBI和A3A。全为零时，RBO= 0,否则为1。百位为零，且RBI = 0（百位被消隐）， 则百位RBO和十位RBI = 0,使十位的零被消隐，其余数码照常显示。若百位不 为零，或未使零消隐，则百位的 RBO和十位的RBI全为1，使十位的零不具备 消隐条件，而与其它数码一起照常显示。74LS164是8位边沿触发式移位寄存器，串行输入数据，然后并行输出。数 据通过两个输入端（DSA或DSB）之一串行输入；任一输入端可以用作高电平使 能端，控制另一输入端的数据输入。两个输入端或者连接在一起，或者把不用的 输入端接高电平

9、，一定不要悬空。时钟（CP）每次由低变高时，数据右移一位，输入到QA， QA是两个数据输入端（A和B）的逻辑与，它将上升时钟沿之前保持一个建立时间的长度。其功能表如下：InputsOulpiflEClMrdockABQahLXXXILLHLXXQ楼Or. HTHHH。宀HIXLOQaHTXLLO&fl电路在数码管驱动器和数码管间接排阻以减少电流。用74LS164的输出接在数码管驱动器的灭灯端来控制数码管的开关。将四位BCD码输入到数码管驱动器 中使数码管显示相应的数字（5）主控电路：VCCS12： ：；：5VU22AS11U141iU23A7408JV/用按键S11来清除数字重按，用开关S12

10、的打开与关闭来表示话机被摘下与挂机2种状态。当S11按下时，所有移位锁存器中的数清零，所有数码管熄灭。当S12 接1时，无论怎么按数字键，数码管全都不亮，只有当S12接0时才能正常输入 数字并显示。5、电路完整工作过程描述（总体工作原理）先把开关S12接0然后按下数字按键进行输入。输入的信号经过74LS147 编码输出四位8421BCD码，取反后输入到第一个74LS194当数字按键产生的 脉冲进入74LS194后，第一个74LS194中的四位BCD码输出到第二个74LS194 的输入端和74LS248的输入端。四位BCD码经过74LS248变成7个2进制信号 输入到数码管中使之显示相应的数字。

11、再按下第二个数字按键时，又产生一个 新的四位BCD码输入到第一个74LS194中。此时第二个74LS194中存有第一次 的BCD码，第一个74LS194中有第二次的BCD码。再来一个脉冲，BCD码经过 74LS248译码使数码管显示相应的数字。其后的各位输入也一样。而当按下J11或J12接1时，数码管全部关闭，各74LS194和74LS164中 的值都清零。元件清单元件序号型号主要参数数量备注SPB DPST触点开关11J12SPDT双端闸刀开关1U1774LS14710线-4线优先编码器1U1874LS214输入端与门3U2174LS04非门6U1174LS194并入并出移位寄存器4R1RP

12、ACK250 Q排阻4U574LS248共阴7段数码管译码驱动器4U3374LS164串入并出移位寄存器1U3574LS092输入端与门1U25SEVEN_SEG_C OM7段共阴极数码管46、仿真调试与分析(1)仿真图Mt7 t-fcahfe一 I11H 一(2)数字的输入:GKA B C 0 E F GU12CHi11A B1 1C D E F GU11：A 13U13U13(3)清零与再输入:H十日羽H巧1ue4 d U M1*-：l I I 1 L I#-74LS24BD :U7 W梓J凸15止呼 9 M 4 74L&244D -寸T4LS24BC r -rr 1 r i r n| u

13、 ir- C- LLJm N iJI E H : A* r iZ畔iHCE/!SI -榊1训:UI怖卅1和S11按下后清零A B C D E FGU13(4)挂机后数码管全熄灭，输入无效:巴已j I74LS241D 纟r c -U13t f i * 卜9MLS24ID J I MU2QAS12接1后数码管全灭其他按键按下也没有显示。7、PCB分层打印(1) Top层(2)Bottom 层i*(3)丝印层% 矗 * ? H鼻喘博齡闻義丘枕*勇筑F.4：-童広1甲潜嘗ft啼倉心碰巒 屜A二養|*童帰弊豐亘蒔诙怎咚駁宙毎医佛售虺竜3?麗疤(fe * 世匾鹤母運：占M桑磁鬓色莊念哥回前鋒乍繰鳖崔隧|V色 合* 盖(专逐迫博餐誉燕畚星窿*静*廉祜卑(4) PCB全图四、设计总结通过这次的课程设计中， 我对于书上的知识有了进一步的了解， 使我的动手 能力有了很大的提高。 在查找资料的时候， 我觉得好象还是蛮简单的， 但在一实 际动手后，才发现并没有想象中的简单。我们不光只是掌握课堂上学过的东西， 还得学会灵活应用才可以。 网上资料虽多， 但是真正有价值的资料却要经过反复 筛选才能得到，对于各种芯片的数据手册，最好直接看英文原版。这次课程设计主要还是让我们活学活用自己的数电知识， 使我更加熟悉了数 字电路，对串入并出移位寄存器74LS16