數(shù)字電子技術課程設計 脈沖按鍵電話按鍵顯示器

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1、- 目錄 一、 設計任務與要求1 根本要求：1 提高要求：1 二、方案設計與論證1 方案一2 方案二3 方案的選擇:3 三、單元電路設計與參數(shù)計算4 1顯示電路設計4 2、時鐘脈沖觸發(fā)移位電路5 3.清零電路6 1〕滿屏清零6 2〕按鈕清零7 4 掛機滅燈8 四、總電路工作原理及元器件清單8 1．總原理圖8 2． 電路完整工作過程描述8 3． 元件清單9 五、仿真調(diào)試與分析9 1、各部件說明9 2、仿真9 3、分析11 六、結(jié)論與心得11 七、參考文獻11 附錄：12 . z. -

2、 脈沖按鍵按鍵顯示器 一、 設計任務與要求 設計任務：設計一個脈沖按鍵按鍵顯示器，并用仿真軟件對電路圖進展仿真〔仿真軟件可用EWB、Multisim10.0或proteus〕這里采用proteus進展仿真。要求如下。 根本要求： 〔1〕設計一個具有八位顯示的按鍵顯示器； 〔2〕能準確反映按鍵數(shù)字； 提高要求： 〔3〕顯示器顯示從低位向高位前移，逐位顯示，最低位為當前輸入位； 〔4〕重按鍵時，能首先去除顯示； 〔5〕摘下話機后才能撥號有效，掛機后熄滅顯示?！仓小y〕 二、方案設計與論證 根據(jù)題目的要求，首要任務是將具有八位的按鍵顯示器準確響應按鈕的輸入，則必須有編碼器跟譯

3、碼器的結(jié)合使用?？紤]到數(shù)字按鈕有10個，所以編碼器我選擇了74LS147，它是一個10線-4線集成優(yōu)先編碼器，剛好可以實現(xiàn)對按鍵的響應；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、鎖存器等，可以選用鎖存器74LS175或74LS194；因為其具有經(jīng)上升沿觸發(fā)，使得輸入端的信號傳給輸出端，可以通過按鈕動作產(chǎn)生一個脈沖，進而到達移位目的；而且它們都具有MR清零端，通過電路設計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、

4、顯示譯碼器74LS248為組合進展設計 方案一設計框架圖如下： 設計圖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)字按鍵進展輸入，經(jīng)過74LS147編碼輸出四位8421BCD碼，取反后輸入到第一個74LS175。當數(shù)字按鍵產(chǎn)生的脈沖進入74LS175后，第一個74LS175中的四位BCD碼輸出到第二個74LS175的輸入端和74LS248的輸入端。四位BCD碼經(jīng)過74LS248變成7個2進制信號輸入到數(shù)碼管中使之顯示相應的數(shù)字。再按下第二個數(shù)字按鍵

5、時，又產(chǎn)生一個新的四位BCD碼輸入到第一個74LS194中。此時第二個74LS194中存有第一次的BCD碼，第一個74LS194中有第二次的BCD碼。再來一個脈沖，BCD碼經(jīng)過74LS248譯碼使數(shù)碼管顯示相應的數(shù)字。其后的各位輸入也一樣。 方案二、以單片機為根底進展設計 74LS147編碼器 數(shù)字按鈕輸入 74LS194鎖存器 譯碼器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 設計圖2

6、 工作原理： 如設計圖2，給電路通電時，單片機開場工作，電路處于初始狀態(tài)，數(shù)碼管沒有顯示，揚聲器不發(fā)聲，單片機等待鍵盤掃描，當鍵盤有輸入時，進入程序循環(huán)，進展移位和數(shù)碼顯示程序，直至有八次輸入后，程序進入定時中斷，不再承受鍵盤輸入；當按刪除鍵時，進展移位和數(shù)碼顯示程序。當按重按鍵時數(shù)碼管顯示關閉，程序回到初始狀態(tài)等待下一次輸入。當按下掛機鍵時，顯示器全滅。 方案的選擇: 由于方案1是運用的是小規(guī)模元器件，有利于對數(shù)電知識的進一步了解。 方案2是運用單片機來實現(xiàn)的，雖然容易實現(xiàn)，但無法到達本次課程設計的目的，所以選擇方案1。 三、單元電

7、路設計與參數(shù)計算 1顯示電路設計 如以下圖〔圖3.1〕，按下數(shù)字按鈕時，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〕相應的輸出為編碼為反碼，則給第一個顯示譯碼器74LS175接74LS147鎖存器的互補輸出端，這樣第一個數(shù)碼管就能正確的顯示對應的數(shù)字；同時下一位的數(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〕、時鐘信號端〔CLK端口〕連接在一起，可以實現(xiàn)同時清零與同時移位的功能。 圖3-1 顯示電路圖 表3-1-1 74147功能表 輸入信號 輸出信號

8、 0 × × × × × × × × × 0 1 1 0 1 0 × × × × × × × × 0 1 1 1 1 1 0 × × × × × × × 1 0 0 0 1 1 1 0 × × × × × × 1 0 0 1 1 1 1 1 0 × × × × × 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 × × × × 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 × × × 1 1

9、 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 × × 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 × 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 表3-1-2 74175功能表 清零 時鐘 輸入 輸出 0 × × × × × 0 0 0 0 1 ↑ 1 1 × × × × 保持 1 0 × × × × 保持 2、時鐘脈沖觸發(fā)移位電路 如圖3

10、-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鐘引腳。根據(jù)鎖存器功能表〔表3-2-1〕，當有按鍵按下時，編碼器的四位輸出或者按鍵"0〞至少有一位是低電平，松開按鍵后恢復到高電平，在反相器的輸出端產(chǎn)生一個正脈沖，使得鎖存器的電平能夠輸出到七段譯碼顯示器。同時，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會將前一塊鎖存器的輸出端信號送給下一塊鎖存器輸出端，產(chǎn)生移位的效果。 圖3-2 時鐘脈沖觸發(fā)移位電路 表3-2-1 74LS175的功能表 輸 入 輸 出 RD CP 1D 2D 3D 4D 1Q 2

11、Q 3Q 4Q L × × × × × L L L L H ↑ 1D 2D 3D 4D 1D 2D 3D 4D H H × × × × 保 持 H L × × × × 保 持 3.清零電路 1〕滿屏清零 如圖3-3-1，當按入數(shù)字滿屏時，再次按下按鈕的時候，會首先清零，恢復為初狀態(tài)。 圖 3-3-1 滿屏清零電路 原理： 啟動整個電路時，數(shù)碼管顯示初始值"0000000_〞，這時最低位為空，也就是全滅狀態(tài)，這時最低位數(shù)碼管對應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，輸出端不全為高電平，利

12、用這一特點，當"_〞退出第八位的數(shù)碼管時〔即按下八個數(shù)字后〕，第九塊鎖存器的輸出端全為高電平〔圖3-3-3〕，當再按下數(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?，鎖存器恢復正常。 圖3-3-2 最低位全滅圖 圖3-3-3 滿屏時電位電路 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

13、器的清零端，當按下該按鈕時，所有數(shù)碼管全部清零，恢復初始值"0000000_〞。 4 掛機滅燈 掛機滅燈的原理其實很簡單，就是運用了74LS248的消隱端，給消隱端低電平時，數(shù)碼管七段全滅。但必須在掛斷的同時將鎖存器的數(shù)據(jù)清零，不然掛斷后重新拿起時，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，可以添加一個雙閘開關，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

14、過程描述 工作原理： 如圖，電路啟動時，數(shù)碼管顯示"0000000_〞字樣，等待輸入，按下數(shù)字按鈕時，低電平從10-4線的輸入端輸入，根據(jù)74LS147的功能相應的輸出為編碼為反碼，則給第一個顯示譯碼器74LS175接74LS147鎖存器的互補輸出端，這樣第一個數(shù)碼管就能正確的顯示對應的數(shù)字；同時下一位的數(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，按鈕經(jīng)過電路會產(chǎn)生一個脈沖導致鎖存器翻開，數(shù)字向左移動一位顯示，當?shù)竭_顯示器滿屏時，再按數(shù)字按鈕的時候最高位推至第十塊鎖存器，經(jīng)過電路產(chǎn)生下降沿，同時下降沿轉(zhuǎn)變成負脈沖反響到鎖存器74LS175的清零端，數(shù)

15、碼管清零，使得電路回到初始狀態(tài)，等待下次的輸入；當按入數(shù)字滿屏時，再次按下按鈕的時候，會首先清零，恢復為初狀態(tài)。掛機是一個雙閘刀開關，掛機的同時，進展對鎖存器清零，此時再按按鈕無效。雙閘刀開關旁邊的按鈕是重按鍵，按下時觸發(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 A1 AND 與門 1 AN1、2 74LS13 四輸入與非門 2 N1、2 NOT 非門 2 R1、2 RES 電阻 2 U0 74LS147 十線—四線優(yōu)先譯碼器 1 U1~U1

16、0 74LS175 四位上升沿 D 觸發(fā)器(有公共去除端) 10 U11 74LS157 四-二選一數(shù)據(jù)選擇器 1 U12~U19 74LS248 4 線——七段譯碼器 8 U20~U27 7SEG--CATHODE 雙閘刀開關 1 五、仿真調(diào)試與分析 1、各部件說明 〔1〕開關0-9為數(shù)字輸入鍵，雙閘刀開關為掛機鍵，C按鈕是重按鍵控制數(shù)碼管的清零操作 〔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，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

17、-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"_〞消失時，即按夠八位數(shù)字時，再按下數(shù)字按鈕時，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） 當雙閘開關置接線端時，數(shù)碼管全滅；如圖5-2-4 圖5-2-4 掛機圖 （5） 當雙閘開關置懸空端時，數(shù)碼管恢復初始值"0000000_〞。再次等待數(shù)字按鍵的輸入。如圖5-2-5 圖5-2-5 開機待輸入圖 （6） 輸入隨意數(shù)字，按清零鍵清零，如圖5-2-6 圖5-2-6 按

18、鈕清零圖 3、分析 本設計完全到達該設計題目的所有要求，但是無法實現(xiàn)當輸錯一位的時候刪除該數(shù)字，這是我自己想添加的功能，由于時間限制，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的所有要求，到達難的級別，這大大穩(wěn)固了我的數(shù)電知識，也學到了很多新的知識，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)過這一次課程設計，加深了我對于觸發(fā)器的運用、理解，大大的提高了對鎖存器的認識。 其實最大的收獲應該是在解決問題的方法上，我學到了不一樣的思維方式，在這次課設中模塊化的設計思

19、想尤為突出，將問題化成一局部來解決確實快速方便很多。 最后通過這次的數(shù)電課程設計我深深地體悟到扎實的理論知識多么重要，因為只有有了扎實的理論才能進展原理分析、更好的設計出電路圖。但同時實踐也是必須的，親手實踐能加強我們應用理論的能力，激發(fā)我們的興趣、穩(wěn)固理論知識。 七、參考文獻 [1]李繼凱、楊艷·數(shù)字電子技術及應用，科學，2021-8 [2] Potter我翼中人·脈沖按鍵按鍵顯示器 ，百度文庫 〔kecheng.baidu./view/055b61676bd97f192279e9ca.html"qq-pf-to=pcqq.discussi on〕，2021 -04-11 附錄： . z.