数列显示电路的设计doc.docx
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数列显示电路的设计doc
沈阳航空航天大学
课程设计
（说明书）
数列显示电路的设计
班级
学号
学生姓名
指导教师
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第1页
沈阳航空航天大学
课程设计任务书
课程名称数字逻辑课程设计
课程设计题目数列显示电路的设计
课程设计的内容及要求：
一、设计说明
设计一个数列显示电路。
二、技术指标
1．用LED数码管依次显示：
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、2、3、4、5、6、7、0、1（音乐字符）
2、打开电源电路能自动清零，从自然数列开始；
3、每个数字显示时间基本相同，且从0.5~2S连续可调。
三、设计要求
1.在选择器件时，应考虑成本。
2.根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。
3.画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。
四、实验要求
1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。
2．进行实验数据处理和分析。
五、推荐参考资料
1．沙占友，李学芝著.中外数字万用表电路原理与维修技术[M].北京：
人民邮
电出版社，1993年
2．童诗白，华成英主编者.模拟电子技术基础[M].北京：
高等教育出版社，2006
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第2页
年
3．戴伏生主编.基础电子电路设计与实践[M].北京：
国防工业出版社，2002年
4．谭博学主编.集成电路原理与应用[M].北京：
电子工业出版社，2003年
六、按照要求撰写课程设计报告
成绩评定表：
序号评定项目评分成绩
1设计方案正确，具有可行性，创新性（15分）
2设计结果可信（例如：
系统分析、仿真结果）（15分）
3态度认真，遵守纪律（15分）
4设计报告的规范化、参考文献充分（不少于
5篇）（35
分）
5答辩（30分）
总分
最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）
指导教师签字：
年月日
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第3页
一、概述
这个数列显示电路设计，就是通过一个七段数码显示出来。
运用计数器的不同功
能和不同接法就可以实现不同的序列输出了。
为了实现显示器能够按照依次输出自然
序列、奇数序列、偶数序列还有音乐序列。
为了实现这个循环输出的功能，在设计的
时候还用到了一个移位寄存器，可以利用它的输出端来控制四个计数器的工作情况，
可以让四个计数器依次工作，就可以达到要求的依次循环输出序列。
除此之外，还有一个部分就是脉冲的产生基于多谐振荡器可以产生方波，可以利
用它来产生脉冲信号了。
而这个多谐振荡器是采用的555定时器来完成的。
整个电路的设计就是由这三部分连接在一起组成的。
二、方案论证
数列显示设计电路组成框图如图1所示，脉冲时钟信号输出高低电平，通过四个计数器依次计数，再由译码器译码，通过数码管显示出自然序列、奇数列、偶数列、音乐序列，序列循环的显示由计数器来控制，每一个序列循环完毕后，计数器会产生一个进位信号，使信号通过计数器进而使序列循环起来。
奇数列和偶数列的循环为自然序列和音乐序列的二分频，这样能做到每一次显示的时间相同。
计数器
脉冲信号译码器
脉冲信号奇数序列偶数序列音乐序列
数码管显示
图1设计电路方框图
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第4页
三、电路设计
1.对应芯片清零端
要让四个数列依次循环则采用一个2线-4线译码器和一个四进制计数器。
用译码器的输出依次去控制芯片清零端，再通过一个四进制计数器去控制译码器输入，使其在四个输出间不断循环，而计数器的时钟脉冲通过每个芯片的进位端经过一四输入或
门输出来控制。
用到的是芯片74HC390计数器和74HC139译码管。
其电路图如图2所示。
图2用译码器实现的循环电路
2.十进制自然序列显示电路
利用74LS160D计数器（十进制）来实现。
在脉冲信号的触发下，计数器的输出
端的状态依次为0000->0001->0010->0011->0101->0110->0111->1000->1001，其序列
显示电路图如图3所示。
图3自然显示电路原理图
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第5页
3.奇数序列显示电路
将奇数1，3，5，7，9用8421BCD码分别表示为：
0001，0011，0101，0111，1001.
可以发现最后一位都为1，因此在上述十进制自然序列的基础上将数码管的最低位接
高电平就可以实现奇数列了。
其序列显示电路如图4所示。
图4奇数显示电路原理图
4.偶数序列显示电路
将偶数0，2，4，6，8用8421BCD码分别表示为0000，0010，0100，0110，1000.
可以发现最后一位都为0，因此可以在十进制自然序列的基础上将数码管的最低位接
低电平就可以实现偶数序列了。
其序列显示电路图如图5所示。
图5偶数显示电路原理图
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第6页
5.音乐序列显示电路
音乐序列的特点是从0显示到7后再变为0，这里可以将数码管的最高位固定接低电平就可以实现了。
因为74LS160的输出端只有三个与数码管相接，当74LS160的输出为“1000”和“1001”时，由于数码管最高位是固定接低电平的，也就是数码管的输入端仍是“0000”，“0001”.这样数码管的显示就又变成0和1了。
其序列显示电路图如图6所示。
图6音乐序列显示电路图
74LS160D的功能表如表1所示：
表174LS160D引脚功能图
CLRLOADENPENTCLKABCDQAQBQCQDRCO
0
××××
××××0
0
0
0
0
1
0
0
0
POS
××××
A
B
C
D
*1
1
1
1
1
POS
××××
Count
*1
1
1
1
×
×××××QA0
QB0
QC0
QD0
*1
1
1
×
1
×××××
QA0
QB0
QC0
QD0
*1
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
第7页
6．脉冲信号的产生
采用多谐振荡器，即在接通电源后，就能产生一定频率和一定幅值矩形波的自激振荡器。
电路图如图4所示。
图7脉冲信号产生电路图
7.二分频电路的设计
因为奇、偶数序列显示时间间隔是自然序列和音乐序列的2倍，为了实现显示数
字时间间隔相等的要求，可以使用二分频电路，让自然序列和音乐序列的显示时间和
奇偶电路显示时间相等。
JK触发器可以构成二分频电路。
将JK触发器的J、K端均接在高电平，则从输
出端Q输出的是二分频后的事件脉冲，其时间间隔为原脉冲的2倍。
JK触发器的特
性方程为：
Q*=JQ’+K’Q
（1）
其电路图如图8所示。
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第8页
图8二分频电路
四、性能测试
1.脉冲产生电路的仿真
图9脉冲产生电路的仿真
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第9页
2.二分频电路的仿真
图10二分频电路的仿真
五、结论
参考文献
[1]阎石编.数字电子技术基础[M].北京：
高等教育出版社.2006年
[2]谢自美主编.电子线路设计·实验·测试[M].北京：
华中理工大学出版社.2000年
[3]孙梅生等编著.电子技术基础课程设计[M].高等教育出版社.1989年
[4]谭博学主编.集成电路原理与应用[M].北京：
电子工业出版社，2003年
[5]夏路易主编.电路原理图与电路板设计教程[M].北京：
兵器工业出版社，2002年
[6]戴伏生主编.基础电子电路设计与实践[M].北京：
国防工业出版社，2002年
[7]薛文，华慧明编.新编实用电子技术[M].福建：
科学技术出版社，1999年
[8]刘泉主编.数字信号处理原理与实现[M].北京：
电子工业出版社，2005年
[9]沙占友著.中外数字万用表电路原理与维修技术[M].北京:
人民邮电出版社，1993年
[10]康华光主编.电子技术基础数字部分[M].北京：
高等教育出版社，2000年
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第10页
附录I总电路图
U16
VCC
5.0V
4
U3A
DCD_HEX
~1PR
3
1J
1Q
5
1
26
1K~1Q
U8AU9AU10AU11A
4072BP_5V4072BP_5V4072BP_5V4072BP_5V
74HC113D_6V
GND
GND
U4
U5
U6
U7
3
A
QA
14
3
A
QA
14
3
A
QA
14
4
13
4
13
4
13
B
QB
B
QB
B
QB
5
12
5
12
5
12
C
QC
C
QC
C
QC
6
11
VCC6
11
VCC
6
11
D
QD
D
QD
D
QD
7
ENP
RCO
15
7
RCO
15
7
ENP
RCO
15
10
510.0VENP
10
ENT
ENT
ENT
9
~LOAD
9
~LOAD
9
~LOAD
1
1
5.0V
1
~CLR
~CLR
~CLR
2
2
2
CLK
CLK
CLK
74HC160N_6V
74HC160N_6V
74HC160N_6V
R1
U14A
U12A
74HC05N_6V
1kΩ
74HC05N_6V
C1
A1
VCC
4
5
6
7
0.1μF
RST
OUT
0
1
23
YYYY
U2A
U17A
DIS
1
1
11
74HC139DW_6V
4072BP_5V
THR
G
AB
TRI
1
R2
1
1
~
CON
1kΩ
2
3
1
GND
C2
555_VIRTUAL
U13A
74HC05N_6V
5μF
GND
VCC
5.0V
2
4
1
R
BA
L
C
NN
1II11
DCBAQQQQ1111
7653
3
A
QA
14
4
13
B
QB
5
12
C
QC
6
11
D
QD
7
ENP
RCO
15
10
ENT
9~LOAD
1
~CLR
2
CLK
74HC160N_6V
U15A
74HC05N_6V
U1A
74HC390N_6V
图11总电路设计图
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第11页
附录II元器件清单
序号
编号
名称
型号
数量
1
U1
多功能计数器
74HC390N
1
2
U2
2线-4线译码器
74HC139N
1
3
U3
JK触发器
74HC113D
1
4
U4–U7
计数器
74HC160N
4
5
U8-U11、U17
四输入或门
4072BP
5
6
U-U
15
非门
74HC05N
4
12
7
Al
555集成定时器
NE555
1
8
GND
接地端
GND
4
9
VCC
直流电源
5V
5
10
R1、R2
电阻
1K
2
11
C1
电容
0.1μF
1
12
C2
电容
3μF
1
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第12页
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