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1、-目录引 言11设计背景21.1设计任务31.2设计要求31.3指导思想42方案论证42.1方案说明42.2方案原理43电路的设计与分析53.1电路的总体设计53.2电路的原理框图53.3元电路的设计与分析63.3.1多谐振荡电路的设计与分析73.3.2计数电路的设计与分析8译码显示电路的设计与分析94.1脉冲产生电路的仿真104.2总电路的仿真115心得与体会12引言显示器件是电子设备中不可缺少的局部，从灯泡，阴极射线管CRT，cathode-ray tube显示器，到发光二级管LED，light-emitting diode，液晶显示屏LCD，Liquid CrystalDisplay，显
2、示器件的开展伴随着电子技术的不断开展。目前，在小型便携式电子设备中，LED和LCD显示器件成为主要的显示器件，其中发光二级管和IJED数码管，主要用于状态指示和数字字符显示，LCD主要用于文字和图形显示。LED数码管是用发光二级管组成字符笔画或点阵，用于显示简单字符和图形。最常用的是七段LED数码管，它用发光二级管组成数字字符8的七段笔画，至少可以显示十六进制数字的十六个字符，再加上一个小数点显示，常用于在电子设备上显示数字字符串。其特点主要在于使用简单，价格低廉，显示亮度高，功耗小，器件可靠性很高。本设计即利用逻辑芯片来实现数码管的控制显示1.设计背景1.1设计任务根据条件，完成对数码管显示
3、控制器的设计、装配与调试。1.2设计要求1能自动一次显示出数字 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9自然数列，1、3、5、7、9(奇数列)， 0、2、4、6、8偶数列，0、1、0、1、2、3、4、5、6、7(音乐符号序列)；然后再从头循环；2翻开电源自动复位，从自然数列开场显示。1.3指导思想本设计将采用几个根本的数字集成的74系列74LS153,555芯片来完成所需要的数字逻辑显示功能在七段数码管上按规律显示特定的数字。本设计具有逻辑清晰、设计巧妙的特点，能很好的符合课程设计的要求。2.方案论证2.1方案说明该设计的关键是对74LS153的输入端的强制置数的处理，设计要求产生奇数，实际上就
4、是将第一个74LS153的1C1强制置1；要求产生偶数，实际上就是把第一个74LS153的1C2强制置0；要求产生0-7的音乐符号，实际就是把第二个74LS153的2C3强制置0；也就是说产生十进制的的计数一直是不变的，它部的技术依然是0-9的计数，我们只是在外部改变了它的输出而已，因此我们这个方案采用一个最简易的方案：两个74LS160和两个 74LS153，一个555作脉冲产生之用，一片74LS48译码，一个七段数码管作显示。2.2方案原理首先，用一个555构成多谐振荡器产生大约1HZ的脉冲，脉冲可以使74LS160正常工作循环产生09的十进制数作为74LS153的输入，用74LS160的
5、低两位输出作为两个74LS153的地址输入控制其输出。74LS160每循环09一次就会产生进位输出为74LS160提供一个脉冲，使其计数一次，74LS160在此处做为一个四进制的计数器。在脉冲作用下，74LS160的低两位循环产生00、01、10、11从而使74LS153输出相应的十进制数再经CD4511译码最终使数码管按要求依次显示出数字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、0、1、2、3、4、5、6、7、0、1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。经以上的论证我们可知
6、，这个方案在理论上分析是完全可行的，经我们仿真之后验证，此方案是完全可行的。3.电路的设计与分析3.1电路的总体设计由设计要求依次显示自然数列1、2、3、4、5、6、7、8、9，奇数列1、3、5、7、9，偶数列0、2、4、6、8，音乐数列0、1、0、1、2、3、4、5、6、7，列出以下关系：自然数列 奇数列 偶数列 音乐数列00000001 0000 00000001 0011 001000010010 0101 0100 0000 0011 0111 0110 00010100 1001 1000 00100101 00110110 01000111 01011000 01101001 01
7、11通过上面的数列可发现如下规律：奇数列最末位都为1；偶数列最末位都为0,音乐数列的最高位都为0.因此该设计的关键是对74LS153的输入端的强制置数的处理，设计要求产生奇数，实际上就是将第一个74LS153的1C1强制置1；要求产生偶数，实际上就是把第一个74LS153的1C2强制置0；要求产生0-7的音乐符号，实际就是把第二个74LS153的2C3强制置0；也就是说产生十进制的的计数一直是不变的，它部的技术依然是0-9的计数，我们只是在外部改变了它的输出而已。用一个555构成多谐振荡器产生大约1HZ的脉冲，脉冲可以使74LS160正常工作循环产生09的十进制数作为74LS153的输入，用7
8、4LS161的低两位输出作为两个74LS153的地址输入控制其输出。74LS160每循环09一次就会产生进位输出为74LS160提供一个脉冲，使其计数一次，74LS160在此处做为一个四进制的计数器。在脉冲作用下，74LS160的低两位循环产生00、01、10、11从而使74LS153输出相应的十进制数再经CD4511译码最终使数码管按要求依次显示出数字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、0、1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。3.2电路的原
9、理框图555脉冲电路计数器计数器数据选择器数据选择器译码电路数码管3.3元电路的设计与分析多谐震荡电路的设计与分析555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压围宽，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。 555 定时器本钱低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换
10、电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。它部包括两个电压比拟器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3 555 定时器的功能主要由两个比拟器决定。两个比拟器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，那么电压比拟器 A1 的反相输入端的电压为 2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为VCC /3。假设触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，那么比拟器 A2 的输出为 1，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端
11、 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，那么 A1 的输出为 1，A2 的输出为 0，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0电平。555定时器主要是与电阻电容构成充放电电路，并由两个比拟器来检测电容上的电压以确定输出电压的上下和放电开关管的通断，可构成单稳态触发器、多谐振荡器、施密特触发器等脉冲产生电路。时钟信号的产生方式很多，本电路设计使用555定时器，555定种双极型中规模集成电路，只要在外部配上几个适当的阻容。元件和适当的电路连接，就可构成多谐振荡器。该器件的电源电压为4.5V-18V，驱动电流也较大，并能提供与ttl, MOS电路相兼容的逻辑电路。3.3
12、.2计数电路的设计与分析 该设计用到了74HC160两个计数器，其中74HC160用来产生09的十进制数作为数据选择器的输入，74HC160的输出低两位作为数据选择器的地址选择其实是将其作为了一个四进制的计数器，循环产生00、01、10、11进而控制了数据选择器的输出，终使数码管按要求产生循环数列。下面是最74hc160的介绍： 异步清零端/MR1 为低电平时，不管时钟端CP信号状态如何，都可以完成清零功能。 160的预置是同步的。当置入控制器/PE为低电平时，在CP上升沿作用下，输出端Q0-Q3与数据输入端P0-P3一致。对于54/74160，当CP由低至高跳变或跳变前，如果计数器控制端CE
13、P、CET为高电平，那么/PE应防止由低至高电平的跳变，而54/74LS160无此种限制。 160的计数是同步的，靠CP同时加在四个触发器上而实现的。 当CEP、CET均为高电平时，在CP上升沿作用下Q0-Q3同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。对于54/74LS160的CEP、CET跳变与CP无关。 当计数溢出时，进位输出端TC输出一个高电平脉冲，其宽度为Q0的高电平局部。对于74LS160，在CP出现前，即使CEP、CET、/MR发生变化，电路的功能也不受影响。 引出端符号： TC进位输出端 CEP 计数控制端 Q0-Q3 输出端 CET 计数控制端 CP时钟输入端上升沿有效 /MR异步去除输入端低电平有效 /PE同步并行输入置数端低电平有效 74LS153逻辑功能表表3-1 74LS153逻辑功能表输入输出BAC0C1C2C3GY100000 00010101000011011000010101110001110174hc160逻辑功能表表3-2 74hc160逻辑功能表计数顺序电路状态等效十进制进位输出Q3Q2Q1Q0C00000001000110200102030011304010040501015060
