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1、河南科技学院新科学院电子课程设计报告题目：中文符号显示器设计专业班级：电气工程及其自动化104 姓 名： 杜晓宇 时 间：2012.05.282012.06.08 指导教师： 张伟 杜留锋 完成日期：2012年06月08日中文符号显示器设计任务书1设计目的与要求 设计一个中文显示电路，要认真并准确地理解有关要求，独立完成系统设计， 要求所设计的电路具有以下功能： （1）根据设定可以显示若干中文字符； （2）采用不低于88的点阵，进行显示； （3）显示要求清晰、正确、可靠和稳定。2设计内容 （1）画出电路原理图，正确使用逻辑关系； （2）确定元器件及元件参数； （3）电路仿真； （4）SCH文件
2、生成与打印输出。 （5）PCB文件生成与打印输出。3编写设计报告 写出设计的全过程，附上有关资料和电路图，有总结体会。4答辩 在规定时间内，完成叙述并回答问题目录1、 引言 12、 总体设计方案 22.1 设计思路 23、 设计原理分析 33.1 总体设计框图 34、 元器件的功能介绍及单元电路的设计 44.1 CB555振荡器 44.2九进制循环计数器 54.3 4线-16线译码器 54.4 移位寄存器 64.5 LED汉字显示屏 65、 设计总电路图及仿真76、调试与仿真 87、个人总结及体会 9参考文献 9附录1 10附录2 11 中文符号显示器设计摘要： 本文采用移位寄存器来控制8*8
3、二极管点阵行的导通与截止，从移位寄存器的输出取信号来控制点阵列的导通与截止，从而实现显示固定的字符。关键词：LED显示；移位寄存器；1 引言利用屏幕显示文字、数字、符号、图形或图表的设备,是一种完善的显示仪表。在计算机技术领域中,它通常用作计算机的终端设备，在屏幕上显示计算机的内部数据。目前，字符图案显示应用十分广泛，在火车站、飞机场、商场、体育馆等都配有这种字幕显示屏。一个屏幕内的像素点越多，其所能描述的图像和文字就越逼真。当然，所用发光器的数量也就越多，耗电及总成本也会剧增，所以设计者应全面考虑，从而设计出最适合的方案。本次电子实习设计：中文字符显示器，是字符显示中最常用的一种，由于现在所
4、学知识有限，只是简单模拟一下学习如何利用LED点阵来显示汉字。2 总体设计方案2.1 设计思路在本次设计中，主要利用了集成移位寄存器74LS199来实现并行数据的设置和输出，并将设置的数据编码传送到LED点阵序列，以实现指定行的二极管发光，从而可以得到一个完整的汉字。同时还利用NE555设计出一定频率的CP脉冲输出信号，使人眼观察到一个稳定的汉字。3 设计原理分析方案原理简单说明：CB555振荡器产生一定频率的序列脉冲信号。九进制循环计数器控制九进制自然序列的循环，通过4线-16线译码器实现多通道的选择，从而控制移位寄存器的工作状态。移位寄存器使用并行置数，并行输出地功能，将设置的二进制编码送
5、入到由发光二极管构成的LED汉字显示屏。通过计数器的循环计数实现循环扫描汉字显示屏，从而循环实现指定行的二极管发光，再通过控制移位寄存器的工作与否，实点阵现列的循环。控制一定的脉冲频率，就可以在显示屏上观察到一个稳定的汉字。3.1总体设计框图LED显示器移位寄存器4线-16线译码器九进制循环计数CB555振荡器图1 总体设计框图4 元器件的功能介绍及单元电路的设计4.1 CB555振荡器如图2所示为CB555振荡器的管脚排列。图2 CB555振荡器的管脚排列性能参数：CB555用于单稳态定时电路，可构成多谐振荡器，且CB555构成的振荡器最高频率约为500kHz。采用8脚封装，通用时基电路，双
6、极型，电源电压=15V，电源电流=10mA，触发电压=5V，触发电流=0.5uA,复位电压=0.7V，复位电流=0.1mA，输出低电平电压=2V，输出高电平电压=13.3V。特性：从微秒到定时，可在单稳态或多谐振荡器方式下工作，可调节占空比，输出端可供给或吸入200mA电流，输出和电源与TTL兼容，温度稳定性优于0.005C，常开与常关输出端。4.2九进制循环计数器在此次设计中，采用集成计数器74LS290实现九进制循环计数。集成芯片的封装采用双列直插式14脚标准封装，如图（a）所示。集成计数器74LS290的逻辑符号如图（b）所示。图3 集成计数器74LS290的封装和逻辑符号290实现九进
7、制循环计数，重要是利用了其异步清零的功能。当计数达到十进制数9即1001时，Q3和Q0首次同时出现了1，此时Q3Q0=1。将进位信号通过与门74LS290是一个异步二-五-十进制计数器。当计数时钟脉冲信号由CP0端输入，电路构成一个二进制计数，计数过程为0-1-0，输出端为Q0；当计数时钟脉冲信号由CP1端输入，电路构成五进制异步计数功能，计数过程为000-001100-000。若将Q0输出端接到CP1时钟信号输入端,外加计数脉冲信号从CP0端输入,则整个电路构成BCD码十进制异步计数器,计数过程为0000-00011001-0000，输出Q3为最高位，Q0为最低位。所以电路成为二-五-十进制
8、计数器。R0A和R0B为异步清零信号输入端，当两端同时输入为高电平(S9A和S9B端必须有一端输入低电平)时，进行清零操作；两端中只要有一端输入低电平，可进行计数操作。S9A和S9B为异步预置数控制信号输入端，当两端同时输入为高电平(R0A和R0B端必须有一端输入低电平)时，进行预置数操作，预置数Q3Q2Q1Q0=1001。S9A和S9B两端中只要有一端输入低电平，就可进行计数操作。若进行扩展时，低位的进位信号C0=Q3Q0可以作为高位计数器的时钟脉冲信号。利用74LS输入到R0A 、R0B输入端，此时计数过程0000-00011000-0000，从而实现了九进制循环计数功能。如图4所示为74
9、LS290构成的九进制循环计数器的原理图及仿真结果。本次设计利用74159N的通道选择，通过分别控制8片74LS199的工作与否来实现LED点阵的扫描。当一通道打开，其输出为低电平，通过一非门实现低电平转为高电平，从而打开移位寄存器74LS199的清零开关，该片移位寄存器开始工作，实现一行LED点阵的数据设置。最后通过九进制循环计数器，实现88 LED点阵的循环扫描。再输入由555定时器产生的一定频率的序列脉冲信号，使人眼能够看到稳定的汉字。图4九进制循环计数器的原理图及仿真结果 4.3 4线-16线译码器如图5为常用的4线-16线译码器集成芯片74159的逻辑符号。74159有两个使能控制输
10、入端，其功能一致。两个使能输入端为低电平输入时，实现将四位二进制码译成输出端编号为015这16个相对应的低电平输出；当两个使能端输出不全为低电平时，16个输出端输出全为高电平。图5 4线-16线译码器74159的逻辑符号本次设计通过九进制循环计数器，实现O0O8通道的循环选择输出。当一通道选通时，输出为低电平，其他通道输出为高电平，且使能端均为低电平。如图6为74290N与74159N的连接图。图6 74290N与74159N的连接图4.4 移位寄存器集成移位寄存器74LS199的逻辑符号及封装图如7图所示。 图7 移位寄存器74LS199的逻辑符号图中，AH端是并行数据输入端，QAQH端是并
11、行数据输出端。所有的触发器的时钟脉冲采用同一信号，当INK时钟脉冲禁止输入端低输入电平时，触发器同步在CP信号的上升沿触发。LDSH移位置数端是，当输入为低电平时，移位寄存器同步并行数据输入；当输入为高电平时，移位寄存器在CP时钟脉冲作用下，实现串行数据输入右右移位寄存，输入数据从、端输入。CLR为RD输入端，是清零信号输入端，当该端低输入电平时，异步清零。本次设计利用74159N的通道选择，通过分别控制8片74LS199的工作与否来实现LED点阵的扫描。采用CB555提供至少50Hz的脉冲信号序列。当一通道打开，其输出为低电平，通过一非门实现低电平转为高电平，如图所示，从而打开移位寄存器74
12、LS199的清零开关，该片移位寄存器开始工作，实现一行LED点阵的数据设置。该电路首先利用74290N实现九进制循环计数，并将相应的二进制编码输入到4线16线译码器的输入端，选择相应的数据输出通道。并利用非门实现低电平向高电平的转换。最后通过九进制循环计数器，实现88 LED点阵的循环扫描。再输入由555定时器产生的一定频率的序列脉冲信号，使人眼能够看到稳定的汉字。如图8所示，是以两行点阵序列为例，部分点阵汉字显示示意图。图8 部分点阵汉字显示示意图4.5 LED汉字显示屏LED显示屏：LED就是light emitting diode ，发光二极管是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，其
13、大概的样子就是由很多个通常是红色的发光二极管组成，靠灯的亮灭来显示字符。用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。在本次设计中，也是采用发光二极管实现LED点阵显示汉字的。如下图9所示，即为本次设计88汉字点阵显示屏。图9 88汉字点阵显示屏5设计总电路图及仿真5.1设计总电路图及实验电路功能说明如图10为88汉字点阵显示屏的总电路图。该电路首先利用74290N实现九进制循环计数，并将相应的二进制编码输入到4线16线译码器的输入端，选择相应的数据输出通道。并利用非门实现低电平向高电平的转换。非门的1个输出端分别于8片74LS199的异步清零端CLR相连，实现移位寄存器的置数或清零选择。从而实现88汉字点阵的显示。点阵的排列顺序如下图U1U8，发光二极管按其纵列顺序排列，通上电源后，二极管按设定好的编码发光或者不发光，最终在点阵中，发光的二极管组成事先设计好的中文字符。图10中文字符显示器原理图6 调试与仿真在仿真过程中，由于该电路是用88的LED显示灯来显示结果的，但在实
