数码管显示控制器_数电课程设计报告_B5

1、数码管显示控制器山东科技大学信息学院数字电子技术基础课程设计报告题 目：数码管显示控制器 专业班级：电子信息科学与技术11级1班 学生姓名：朱启超 学 号：201101050741 指导教师：韩进 指导教师评语： 成绩： 教师签名：山 东 科 技 大 学课 程 设 计 任 务 书课程名称 数字逻辑课程设计 院（系） 信息科学与工程学院 专业 电子信息科学与技术 班级 电科11-1 学号 201101050741 姓名 朱启超 课程设计题目 数码管显示控制器 课程设计时间 2013 年 10 月 28 日至 2013 年 11 月 11 日摘要本次课程设计的题目是数码管显示控制器。以74LS16

2、0为主要器件，加之以循环电路、脉冲电路、显示电路、复位电路等，实现题目所述的功能（打开电源时，控制器可自动清零，从接通电源时刻起，自动地依次显示出数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然数列），1、3、5、7、9（奇数列），0、2、4、6、8（偶数列）和0、1、2、3、4、5、6、7（音乐符号数列），然后又依次显示出自然数列、奇数列、偶数列和音乐符号数列如此周而复始，不断循环）。本系统重要部分为循环控制部分，循环控制部分中的JK触发器会产生一个四进制循环状态，通过74LS138译码后会产生4个控制状态，这4个控制状态将分别控制74LS160的工作状态，74LS160在脉冲的作用下经CD

3、4511译码后便可以显示出4组数字。关键字：数码管；循环显示目录摘要3第一章 前言511 课题背景512 设计目的513 设计任务要求5第二章 设计方案及工作原理621 方案选取622 总体方框图623 总体工作原理6第三章 仿真过程及仿真结果721 2Hz脉冲及降频（555、JK触发器）722 循环控制部分（JK触发器、74LS138）823 两个74LS160控制4个数列简要说明1024 简单的上电复位电路1325 原理总图1426 结论故障分析及解决15致谢16参考文献17第一章 前言11 课题背景数电模电在我们生活中的应用非常之广泛，不论是天上飞的、地上跑的、水里游的差不多都会涉及到它

4、。鉴于以理论推动实践及理论实践相结合为指导思想，特此用数电所涉及的理论知识来实践这次课程设计。12 设计目的以74LS160为主要器件，加之以循环电路、脉冲电路、显示电路、复位电路等，实现题目所述的功能（打开电源时，控制器可自动清零，从接通电源时刻起，自动地依次显示出数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然数列），1、3、5、7、9（奇数列），0、2、4、6、8（偶数列）和0、1、2、3、4、5、6、7（音乐符号数列），然后又依次显示出自然数列、奇数列、偶数列和音乐符号数列如此周而复始，不断循环）。13 设计任务要求1）能自动一次显示出数字0、1、2、3、4、5 、6、7、8、9（自然

5、数列），1、3、5、7、9(奇数列），0、2、4、6、8（偶数列），0、1、2、3、4、5、6、7、0、1(音乐符号序列）；然后再从头循环； 2）打开电源自动复位，从自然数列开始显示。第二章 设计方案及工作原理21 方案选取方案一：可以用74LS153、74LS160及NE555加以必要的电路来实现。此电路的特点在于：电路简单、器件使用少、构思奇妙。方案二：以JK触发器作为循环控制部分，加必要的门电路，结合74LS160便可实现。此方法较为普通。在设计过程中，由于先设计出的是第二种方案，考虑其简单易行、思路清晰，综合考虑，采用方案二。22 总体方框图图3-1 总体方框图23 总体工作原理本系统

6、重要部分为循环控制部分，循环控制部分中的JK触发器会产生一个四进制循环状态，通过74LS138译码后会产生4个控制状态，这4个控制状态将分别控制74LS160的工作状态，74LS160在脉冲的作用下经CD4511译码后便可以显示出4组数字。第三章 仿真过程及仿真结果21 2Hz脉冲及降频（555、JK触发器） 图3-2 NE555多谐振荡器电路 图3-3 JK触发器降频电路多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，就可以自动地产生出矩形脉冲。多谐振荡器没有稳态，所以又称为无稳电路。在多谐振荡器中，由一个暂稳态过渡到另一个暂稳态，其“触发”信号是由电路内部电容充（放）电提供的，因此无需外

7、加触发脉冲。多谐振荡器的振荡周期与电路的阻容元件有关。多谐振荡器的周期可以用公式:t=R1+2R2Cln2计算，即上图3-2多谐振荡器的周期约为0.5s。降频电路是由一个JK触发器构成，当J端和K端接成高电平时就是一个T型触发器。T触发器在一个脉冲的下降沿Q端的状态会变化一次，由这个原理便可以做成0.5倍频降频器。22 循环控制部分（JK触发器、74LS138）图3-4 JK触发器构成的四进制计数器电路图3-5 K触发器及74LS138构成的循环控制电路如图3-2-1 JK触发器构成的四进制计数器电路，当开机时，复位信号会使其输出高低位为00，在接下来的脉冲下输出会以000110110001循

8、环。JK触发器构成的四进制计数器电路的设计过程：状态转换表如下：Q高Q低010011011100阴影为次态表3-1 状态转换表据表中次态对应Q高*、Q低*，画出卡诺图化简。次态卡诺图如下：Q高Q低010111Q高*表3-2 Q高*Q高Q低010111Q低*表3-2 Q低*由图3-2-4、图3-2-5可得：Q高*= Q高· Q低+ Q高·Q低Q低*= Q低由JK触发器的状态方程Q*=J·Q+K·Q便可得J、K的关系，其连线便如上电路图。23 两个74LS160控制4个数列简要说明由于要显示4组数字，0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然数列），1、3

9、、5、7、9（奇数列），0、2、4、6、8（偶数列）和0、1、2、3、4、5、6、7（音乐符号数列），分析每组的特点，音乐数列和自然数列都是按顺序来，而奇偶数列则是间隔了一个数，因此可以归为两组；音乐数列和自然数列、奇偶数列。以这样的思路就可以用2个74LS160来计数。音乐数列和自然数列的74LS160：图3-6 74LS160A音乐数列和自然数列都是从0开始的，因此运用起来较简单。自然数列直接用就可以,；对于音乐数列则到了7的的时候就要复位到0，解决方法如下：在要消除异步复位时的闪烁的前提下，可以用同步置位，即在输出端口到达0111时把其低3位处理成职位信号，再考虑别的控制因素的情况下，电

10、路便可如上图方法设计。奇偶数列的74LS160：图3-7 74LS160B对于奇偶数列的处理，可以从输出四位二进制看出解决问题的方法，奇数列：0001,0011,0101,0111,1001。偶数列：0000,0010,0100,0110,1000。假如显示部分不接四位二进制输出的最低位，最低位接0，则可以得到偶数列的输出；反之，显示部分不接四位二进制输出的最低位，最低位接1，则可以得到奇数列的输出。对于这个奇偶数列的74LS160，假如和音乐数列、自然数列的74LS160接同一个脉冲，则会出现两类数字的跳动周期不一样，那么就可以用0.5倍频降频器来实现。24 简单的上电复位电路图3-8 复位

11、电路复位电路用于两个74LS160和JK触发器的清零，使得在一开机的情况下全部从零开始。25 原理总图26 结论故障分析及解决调试是很容易成功的，在调试过程中夜也遇到一些问题，比如：在没有接上电复位电路的时候，容易出现数码管不显示，这个问题的原因是其中的一个74LS160没有被复位，其输出端全为高电平，则CD4511不能译出，即会出现数码管不显示，这个问题的解决方法便是接上上电复位电路。在接线没有错误的情况下，以上的调试应该是没有问题的，实践证明，通过每一个小部分的各自调试可以把系统化小，使得解决问题的效率提高，整个系统的成功率增大。致谢在这次课程设计的撰写过程中，我得到了许多人的帮助。首先我要感谢我的老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。其次，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计商的难题。同时也感谢学院为我提供良好的做课