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1、-目錄一、 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1根本要求：1提高要求：1二、方案設(shè)計(jì)與論證1方案一2方案二3方案的選擇:3三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算41顯示電路設(shè)計(jì)42、時(shí)鐘脈沖觸發(fā)移位電路53.清零電路61滿屏清零62按鈕清零74 掛機(jī)滅燈8四、總電路工作原理及元器件清單81總原理圖82 電路完整工作過程描述83 元件清單9五、仿真調(diào)試與分析91、各部件說明92、仿真93、分析11六、結(jié)論與心得11七、參考文獻(xiàn)11附錄：12. z.-脈沖按鍵按鍵顯示器一、 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)脈沖按鍵按鍵顯示器，并用仿真軟件對電路圖進(jìn)展仿真仿真軟件可用EWB、Multisim10.0或proteus這里采用prot

2、eus進(jìn)展仿真。要求如下。根本要求：1設(shè)計(jì)一個(gè)具有八位顯示的按鍵顯示器；2能準(zhǔn)確反映按鍵數(shù)字；提高要求：3顯示器顯示從低位向高位前移，逐位顯示，最低位為當(dāng)前輸入位；4重按鍵時(shí)，能首先去除顯示；5摘下話機(jī)后才能撥號有效，掛機(jī)后熄滅顯示。中難二、方案設(shè)計(jì)與論證根據(jù)題目的要求，首要任務(wù)是將具有八位的按鍵顯示器準(zhǔn)確響應(yīng)按鈕的輸入，則必須有編碼器跟譯碼器的結(jié)合使用。考慮到數(shù)字按鈕有10個(gè)，所以編碼器我選擇了74LS147，它是一個(gè)10線-4線集成優(yōu)先編碼器，剛好可以實(shí)現(xiàn)對按鍵的響應(yīng)；數(shù)碼管顯示器要求從低位向高位前移逐位顯示，則可以想到運(yùn)用具有存放功能的元器件來完成移位顯示，比方存放器、移位存放器、鎖存器

3、等，可以選用鎖存器74LS175或74LS194；因?yàn)槠渚哂薪?jīng)上升沿觸發(fā)，使得輸入端的信號傳給輸出端，可以通過按鈕動(dòng)作產(chǎn)生一個(gè)脈沖，進(jìn)而到達(dá)移位目的；而且它們都具有MR清零端，通過電路設(shè)計(jì)可以完成去除屏幕數(shù)字。熄滅顯示可以采用數(shù)碼管顯示譯碼器74LS248或74LS48來完成該功能。方案一、以編碼器74LS147、鎖存器74LS175、顯示譯碼器74LS248為組合進(jìn)展設(shè)計(jì)方案一設(shè)計(jì)框架圖如下：設(shè)計(jì)圖174LS147編碼器數(shù)字按鈕輸入74LS175鎖存器譯碼器74LS248清零端連接按鈕觸發(fā)顯示數(shù)碼管溢出數(shù)碼管顯示工作原理：按下數(shù)字按鍵進(jìn)展輸入，經(jīng)過74LS147編碼輸出四位8421BCD碼，

4、取反后輸入到第一個(gè)74LS175。當(dāng)數(shù)字按鍵產(chǎn)生的脈沖進(jìn)入74LS175后，第一個(gè)74LS175中的四位BCD碼輸出到第二個(gè)74LS175的輸入端和74LS248的輸入端。四位BCD碼經(jīng)過74LS248變成7個(gè)2進(jìn)制信號輸入到數(shù)碼管中使之顯示相應(yīng)的數(shù)字。再按下第二個(gè)數(shù)字按鍵時(shí)，又產(chǎn)生一個(gè)新的四位BCD碼輸入到第一個(gè)74LS194中。此時(shí)第二個(gè)74LS194中存有第一次的BCD碼，第一個(gè)74LS194中有第二次的BCD碼。再來一個(gè)脈沖，BCD碼經(jīng)過74LS248譯碼使數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字。其后的各位輸入也一樣。方案二、以單片機(jī)為根底進(jìn)展設(shè)計(jì)74LS147編碼器數(shù)字按鈕輸入74LS194鎖存器譯碼

5、器74LS48清零端連接按鈕觸發(fā)顯示數(shù)碼管溢出數(shù)碼管顯示設(shè)計(jì)圖2 工作原理：如設(shè)計(jì)圖2，給電路通電時(shí)，單片機(jī)開場工作，電路處于初始狀態(tài)，數(shù)碼管沒有顯示，揚(yáng)聲器不發(fā)聲，單片機(jī)等待鍵盤掃描，當(dāng)鍵盤有輸入時(shí)，進(jìn)入程序循環(huán)，進(jìn)展移位和數(shù)碼顯示程序，直至有八次輸入后，程序進(jìn)入定時(shí)中斷，不再承受鍵盤輸入；當(dāng)按刪除鍵時(shí)，進(jìn)展移位和數(shù)碼顯示程序。當(dāng)按重按鍵時(shí)數(shù)碼管顯示關(guān)閉，程序回到初始狀態(tài)等待下一次輸入。當(dāng)按下掛機(jī)鍵時(shí)，顯示器全滅。方案的選擇:由于方案1是運(yùn)用的是小規(guī)模元器件，有利于對數(shù)電知識的進(jìn)一步了解。方案2是運(yùn)用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，雖然容易實(shí)現(xiàn)，但無法到達(dá)本次課程設(shè)計(jì)的目的，所以選擇方案1。三、單元電路設(shè)計(jì)

6、與參數(shù)計(jì)算1顯示電路設(shè)計(jì)如以下圖圖3.1，按下數(shù)字按鈕時(shí)，低電平從10-4線的輸入端輸入，根據(jù)74LS147的功能表表3-1-1相應(yīng)的輸出為編碼為反碼，則給第一個(gè)顯示譯碼器74LS175接74LS147鎖存器的互補(bǔ)輸出端，這樣第一個(gè)數(shù)碼管就能正確的顯示對應(yīng)的數(shù)字；同時(shí)下一位的數(shù)碼管鎖存端接本位的數(shù)碼管輸出端，下一位數(shù)碼管直接接鎖存輸出端，以此類推。并且所有的鎖存器的清零端CR或MR端口、時(shí)鐘信號端CLK端口連接在一起，可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)清零與同時(shí)移位的功能。圖3-1 顯示電路圖表3-1-174147功能表輸入信號輸出信號0011010011111010001110100111110101011111

7、0101111111101100111111101101111111110111011111111101111表3-1-274175功能表清零時(shí)鐘輸入輸出00000111保持10保持2、時(shí)鐘脈沖觸發(fā)移位電路如圖3-2所示，編碼器的四位輸出和按鍵0接到AN1的輸入，經(jīng)N1、A1、N2，將N2的輸出接到所有的鎖存器的時(shí)鐘引腳。根據(jù)鎖存器功能表表3-2-1，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，編碼器的四位輸出或者按鍵0至少有一位是低電平，松開按鍵后恢復(fù)到高電平，在反相器的輸出端產(chǎn)生一個(gè)正脈沖，使得鎖存器的電平能夠輸出到七段譯碼顯示器。同時(shí)，由于后一位輸入接的是前一位的輸出，因而在翻開鎖存器的同時(shí)會將前一塊鎖存器的輸出端

8、信號送給下一塊鎖存器輸出端，產(chǎn)生移位的效果。圖3-2 時(shí)鐘脈沖觸發(fā)移位電路表3-2-1 74LS175的功能表輸 入輸 出RDCP1D2D3D4D1Q2Q3Q4QLLLLLH1D2D3D4D1D2D3D4DHH保 持HL保 持3.清零電路1滿屏清零如圖3-3-1，當(dāng)按入數(shù)字滿屏?xí)r，再次按下按鈕的時(shí)候，會首先清零，恢復(fù)為初狀態(tài)。圖 3-3-1 滿屏清零電路原理：啟動(dòng)整個(gè)電路時(shí)，數(shù)碼管顯示初始值0000000_，這時(shí)最低位為空，也就是全滅狀態(tài)，這時(shí)最低位數(shù)碼管對應(yīng)的鎖存器的輸出端全為高電平圖3-3-2，而有數(shù)字顯示時(shí)，輸出端不全為高電平，利用這一特點(diǎn)，當(dāng)_退出第八位的數(shù)碼管時(shí)即按下八個(gè)數(shù)字后，第九

9、塊鎖存器的輸出端全為高電平圖3-3-3，當(dāng)再按下數(shù)字按鈕后，第十塊鎖存器的輸出端全為高電平，此時(shí)通過與非門后變成低電平輸入給數(shù)據(jù)選擇器的選通端圖3-3-4，根據(jù)數(shù)據(jù)選擇器的功能表表3-3-1，則數(shù)據(jù)選擇器的Y1口由B1高電平選向A1的低電平，Y1將低電平輸入給鎖存器的清零端，數(shù)碼管清零，隨即數(shù)據(jù)選擇器的選通端又變?yōu)楦唠娖?，鎖存器恢復(fù)正常。圖3-3-2 最低位全滅圖圖3-3-3 滿屏?xí)r電位電路圖3-3-4 數(shù)據(jù)選擇器作用圖表3-3-1 數(shù)據(jù)選擇器真值表2按鈕清零將按鈕一端接低電平，另一端接鎖存器的清零端，當(dāng)按下該按鈕時(shí)，所有數(shù)碼管全部清零，恢復(fù)初始值0000000_。4 掛機(jī)滅燈 掛機(jī)滅燈的原理

10、其實(shí)很簡單，就是運(yùn)用了74LS248的消隱端，給消隱端低電平時(shí)，數(shù)碼管七段全滅。但必須在掛斷的同時(shí)將鎖存器的數(shù)據(jù)清零，不然掛斷后重新拿起時(shí)，之前的數(shù)字是不會被去除的，即掛斷拿起后還是顯示原來的數(shù)字。利用這一點(diǎn)，可以添加一個(gè)雙閘開關(guān)，將74LS248的消隱端接入其中的一閘，清零端接入另一閘，它們的另一端都接地，即可完成該功能。四、總電路工作原理及元器件清單1總原理圖總原理圖如下：如看不清楚，在文檔的最后有本圖的清晰圖附錄圖4-1 總原理圖2 電路完整工作過程描述工作原理：如圖，電路啟動(dòng)時(shí)，數(shù)碼管顯示0000000_字樣，等待輸入，按下數(shù)字按鈕時(shí)，低電平從10-4線的輸入端輸入，根據(jù)74LS147

11、的功能相應(yīng)的輸出為編碼為反碼，則給第一個(gè)顯示譯碼器74LS175接74LS147鎖存器的互補(bǔ)輸出端，這樣第一個(gè)數(shù)碼管就能正確的顯示對應(yīng)的數(shù)字；同時(shí)下一位的數(shù)碼管鎖存端接本位的數(shù)碼管輸出端，下一位數(shù)碼管直接接鎖存輸出端，每按一次數(shù)字按鈕時(shí)，按鈕經(jīng)過電路會產(chǎn)生一個(gè)脈沖導(dǎo)致鎖存器翻開，數(shù)字向左移動(dòng)一位顯示，當(dāng)?shù)竭_(dá)顯示器滿屏?xí)r，再按數(shù)字按鈕的時(shí)候最高位推至第十塊鎖存器，經(jīng)過電路產(chǎn)生下降沿，同時(shí)下降沿轉(zhuǎn)變成負(fù)脈沖反響到鎖存器74LS175的清零端，數(shù)碼管清零，使得電路回到初始狀態(tài)，等待下次的輸入；當(dāng)按入數(shù)字滿屏?xí)r，再次按下按鈕的時(shí)候，會首先清零，恢復(fù)為初狀態(tài)。掛機(jī)是一個(gè)雙閘刀開關(guān)，掛機(jī)的同時(shí)，進(jìn)展對鎖存

12、器清零，此時(shí)再按按鈕無效。雙閘刀開關(guān)旁邊的按鈕是重按鍵，按下時(shí)觸發(fā)鎖存器74LS175的清零端，數(shù)碼管清零。3 元件清單表4-3 原件清單表元件序號型號主要參數(shù)數(shù)量備注A1AND與門1AN1、274LS13四輸入與非門2N1、2NOT非門2R1、2RES電阻2U074LS147十線四線優(yōu)先譯碼器1U1U1074LS175四位上升沿 D 觸發(fā)器(有公共去除端)10U1174LS157四-二選一數(shù)據(jù)選擇器1U12U1974LS2484 線七段譯碼器8U20U277SEG-CATHODE雙閘刀開關(guān)1五、仿真調(diào)試與分析1、各部件說明1開關(guān)0-9為數(shù)字輸入鍵，雙閘刀開關(guān)為掛機(jī)鍵，C按鈕是重按鍵控制數(shù)碼管

13、的清零操作2數(shù)碼管從右至左為從低位到高位顯示，仿真會從低位到高位逐步移位顯示2、仿真1翻開仿真開關(guān)，數(shù)碼管顯示初始值0000000_，等待數(shù)字按鍵的輸入。如圖5-2-1圖5-2-1 初始狀態(tài)圖（2） 按下數(shù)字鍵盤，數(shù)碼管會顯示所按下的數(shù)字。按下1 2 3 4 5 6 7 0：如圖5-2-2圖5-2-2 顯示圖（3） 當(dāng)_消失時(shí)，即按夠八位數(shù)字時(shí)，再按下數(shù)字按鈕時(shí)，會首先觸發(fā)清零，數(shù)碼管顯示初始值0000000_：如圖5-2-3圖5-2-3 滿屏清零圖（4） 當(dāng)雙閘開關(guān)置接線端時(shí)，數(shù)碼管全滅；如圖5-2-4圖5-2-4 掛機(jī)圖（5） 當(dāng)雙閘開關(guān)置懸空端時(shí)，數(shù)碼管恢復(fù)初始值0000000_。再次等

14、待數(shù)字按鍵的輸入。如圖5-2-5圖5-2-5 開機(jī)待輸入圖（6） 輸入隨意數(shù)字，按清零鍵清零，如圖5-2-6圖5-2-6 按鈕清零圖3、分析本設(shè)計(jì)完全到達(dá)該設(shè)計(jì)題目的所有要求，但是無法實(shí)現(xiàn)當(dāng)輸錯(cuò)一位的時(shí)候刪除該數(shù)字，這是我自己想添加的功能，由于時(shí)間限制，將在以后將其完善。六、結(jié)論與心得很開心我完成了本次的課程任務(wù)的所有要求，到達(dá)難的級別，這大大穩(wěn)固了我的數(shù)電知識，也學(xué)到了很多新的知識，接觸了很多新的芯片，懂得了如何快速的去查看各種芯片的功能表，至今在我的腦海里還在翻騰著74系列的芯片功能表。之前對于芯片的觸發(fā)器還不是很會利用，經(jīng)過這一次課程設(shè)計(jì)，加深了我對于觸發(fā)器的運(yùn)用、理解，大大的提高了對鎖

15、存器的認(rèn)識。其實(shí)最大的收獲應(yīng)該是在解決問題的方法上，我學(xué)到了不一樣的思維方式，在這次課設(shè)中模塊化的設(shè)計(jì)思想尤為突出，將問題化成一局部來解決確實(shí)快速方便很多。最后通過這次的數(shù)電課程設(shè)計(jì)我深深地體悟到扎實(shí)的理論知識多么重要，因?yàn)橹挥杏辛嗽鷮?shí)的理論才能進(jìn)展原理分析、更好的設(shè)計(jì)出電路圖。但同時(shí)實(shí)踐也是必須的，親手實(shí)踐能加強(qiáng)我們應(yīng)用理論的能力，激發(fā)我們的興趣、穩(wěn)固理論知識。七、參考文獻(xiàn)1李繼凱、楊艷數(shù)字電子技術(shù)及應(yīng)用，科學(xué)，2021-82 Potter我翼中人脈沖按鍵按鍵顯示器 ，百度文庫kecheng.baidu./view/055b61676bd97f192279e9ca.htmlqq-pf-to=pcqq.discussi on，2021 -04-11附錄：. z.