数字动态扫描显示技术.docx

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数字动态扫描显示技术

成绩：

分

XXXXXXXX

电子工程系

课程设计报告书

课程设计名称

电子技术课程设计

题目

数字动态扫描显示技术

学生姓名

XXX

专业

自动化

班级

XXX

指导教师

XXX

日期：

XXX年XX月XX日

前言

当今社会各种这种显示技术层出不穷，而这些显示技术之中有很多都有趣味，但实现显示技术之前都要先实现动态扫描来验证显示的正确性，所以，实现数字扫描的数字动态扫描显示技术就应运而生。

我们为适应高校等多代表队单位活动的需要，本次所做的课程设计就是一个动态数字扫描显示功能的一个电子产品,它讲述了数模电驱动数码管的显示和实现扫描显示等电路各部分的设计原理及所能实现的功能,它要求要对各种编码器、译码器、数据选择器以及振荡器等多种数字电子芯片熟悉，并能加以运用。

动态扫描显示技术的实现功能有多种多样，对于自己设计的这个动态数字扫描显示的电子产品也自知有许多的不足，但能首次设计自己的产品，并能在实现相同功能的基础上节约成本也士非常有意义的，还有助于提高自己的动手能力，丰富课余生活。

本次课程设计我们参考了多本资料，结合我们平时学习的知识以及老师对我们的谆谆教诲，在我们的努力下，我们终于实现了数字动态扫描显示技术的设计。

本次课程设计的完成，我们要感谢XX老师对我们的大力支持和指导以及其他理论老师帮助。

虽然我们全组同学已尽心尽力，但是限于自生水平肯定不算成动，肯定会有错误之处，希望老师们指正

前言…………………………………………………………………………1

摘要…………………………………………………………………………3

1.总体设计方案…………………………………………………………4

1.1数字动态扫描显示电路方案…………………………………4

1.2数字动态扫描显示电路的工作原理…………………………4

2.单元模块设计……………………………………………………………4

2.1数字动态扫描显示器模块电路…………………………………4

2.1.1显示电路…………………………………………………4

2.1.2多谐振荡器………………………………………………5

2.1.3异步集成计数器74LS90…………………………………7

2.1.4集成电路译码器74LS138…………………………………8

2.1.5显示译码器74LS48………………………………………9

2.1.6多路数据选择器…………………………………………11

2.1.7数字按键电路……………………………………………12

2.2数字动态扫描显示电路…………………………………………13

2.2.1数字动态扫描设计………………………………………13

2.2.2系统调试…………………………………………………13

3.系统功能……………………………………………………………………14

4.设计总结……………………………………………………………………14

5.参考文献…………………………………………………………………15

附录一：

PCB图……………………………………………………………16

附录二：

仿真图………………………………………………………………17

摘要：

数字动态扫描显示电路是主要由实现信号输入和输出的译码器、实现信号管先后显示的数据选择器、实现动态显示频率的振荡器和计数器等数字芯片与部分模拟器件构成的一种电子产品，且该电子产品由耦合开关实现数字的输入，显示则由四位LED数码管显示，即当开关闭合时，通过译码器的编译，再经过振荡器与计数器的选择信号和数码管的导通，后编译的信号再传入译码器译码，通过译码传入LED数码管，最终实现LED数码管的显示。

该数字动态扫描显示电路的功能是实现显示动态输入的四位数字。

关键字：

译码器、选择器、振荡器、计数器、LED数码管

Abstract:

digitaldisplaycircuitisthemaindynamicscanningbysignalinputandoutputsignal,thedecodertubehasshowedmultiplexerandrealizethedynamicdisplayoftheoscillatorfrequencydigitalchipsandcounterwithanemulatorthingandtheelectronicproducts,electronicproducts,digitalswitchbycouplingtheinput,LEDdigitaldisplaybyfourtubedisplay,namelywhentheswitchwhenclosed,throughthecompilerdecoder,repassoscillatorandcounterselectionsignalanddigitaltubeconduction,compilesignalsintoafterdecoding,decoderintroducedbydecoding,eventuallyLEDdigitaldisplayLEDdigitaltube.Thedigitaldisplaycircuitofdynamicscanningfunctionistorealizethedynamicinputfour-digitdisplay.

Keywords:

decoder,selector,oscillators,counter,LEDdigitaltube

1.总体设计方案

1.1数字动态扫描显示电路方案

图1电路方案

数字动态扫描显示主要由主数字开关，编码器，译码器，振荡器，选择器和显示器组成。

由数字开关实现外部数字的输入，中间实现数值的编码于译码，显示器则实现数字的输出，即当耦合数字开关闭合时，相应的数字就在相应的LED数码管显示，当开关拔开时则相应的数码管熄灭。

1.2数字动态扫描显示电路的工作原理

数字信号由开关输入进来，就经过编码器的译码，同时计数选择器就计数选择一次并且输出的信号去控制编码器和LED数码管，经编码器选择的信号传入译码器，最后通过译码器译码输出信号去点亮LED数码管。

2.单元模块设计

2.1数字动态扫描显示器模块电路

2.1.1显示电路

七段LED显示器也称数码管（图2），是具有发光二极管组成的一个阵列，七段LDE共有九条引脚，其中abcdefgdp八条引脚为二极管显示引脚，最后一条引脚为数码管的驱动引脚。

图2LED数码管

常用的LED显示器有共阳极和共阴极两种结构，共阳极就是第几脚引脚输入信号为高电平时，相应的二极管就发亮，如a=1,则a发光二极管发光，共阴极就恰恰相反，输入信号为低电平时，相应引脚踩发亮。

本实验采用的是共阴极（阴极真值表见表1）。

数字

ABCDEFG

0000001

1001111

0010010

0000110

1001100

0100100

0100000

0001111

0000000

0000100

表1显示真值表

2.1.2多谐振荡器

NE555引脚功能及应用（图3）

NE555为8脚时基集成电路，各脚主要功能

1地GND2触发3输出4复位5控制电压6门限（阈值）7放电8电源电压Vcc

NE555的应用十分广泛，可装如下几种电路：

1。

单稳类-----作用：

定延时，消抖动，分（倍）频，脉冲输出，速率检测等。

2。

双稳类-----作用：

比较器，锁存器，反相器，方波输出及整形等。

3。

无稳类-----作用：

方波输出，电源变换，音响报警，玩具，电控测量，定时

等。

无稳电路就是多谐振荡电路，是555电路中应用最广的一类。

图3NE555

此电子设计的多谢振荡器就是由NE555定时器构成的，无稳类，如图4所示。

接通电源后，电容C1被冲电，当VC上升到2/3Vcc时，触发器被复位，同时放电BJTT导通，此时vo为低电平，电容C通过R2和T放电，使vc下降。

当vc下降到1/3Vcc时，触发器又被置位，vo翻转为高电平。

电容器C放电所用的时间为：

Tpl=R2Cln2=0.7R2C；当C放电结束时，T截止，Vcc将通过R1、R2向电容器C充电，vc由1/3Vcc上升到2/3Vcc所需的时间为：

Tph=（R1+R2）Cln2=0.7（R1+R2）C。

由于NE555内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度的变化影响很小。

图4多谐振荡器

2.1.3异步集成计数器74LS90

74LS90是二---五---十进制异步计数器，其逻辑符号为图5所示。

它包含两个独立的下降沿触发器的计数器，即模2（二进制）和模5（五进制）计数器；异步清零端R0

（1）、R0

（2）和异步置九端R9

（1）、R9

（2）均为高电平有效。

图5计数器74LS90

74LS90的功能表如表2。

从表中看出，当R0

（1）R0

（2）=1,R9

（1）R9

（2）=0时，无论时钟如何，输出全部清0；而当R9

（1）R9

（2）=1时，无论时钟和清0信号R0

（1）、R0

（2）如何，输出就置九。

这说明清0和置9都是异步操作，而且置9是优先的，所以称R0

（1）、R0

（2）为异步清零端，R9

（1）、R9

（2）为异步置九端。

当满足R0

（1）R0

（2）=0、R9

（1）R9

（2）=0时电路才能执行计数操作，根据CKA、CKB的各种接法可以实现不同的计数功能。

当计数脉冲从CKA输入，CKB不加信号时，Q0端输出2分频信号，即实现二进制计数。

当CKA不加信号，计数脉冲从CKB输入时，Q1、Q2、Q3实现五进制计数。

输入

输出

Q0Q1Q2Q3

功能

（1）R0

（1）

（1）R9

（2）

CKACKB

0000

异步清0

1001

异步置9

（1）R0

（2）=0

（1）R9

（2）=0

二进制

五进制

8421BCD码

5421BCD码

计数

表274LS90真值表

2.1.4集成电路译码器74LS138

74LS138（及74HC138,74AHC138）是3线－8线译码器，如图6

74LS138共有54/74S138和54/74LS138两种线路结构型式，其工作原理如下：

当一个选通端（E1）为高电平，另两个选通端（E2）和（E3）为低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。

利用E1、E2和E3可级联扩展成24线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成32线译码器。

若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器。

此次电子技术我们将74LS138作为数据分配器。

图6译码器74LS138

表3为3---8译码器的逻辑符号，图中A、B、C为地址输入端，A为高位。

Y0~Y7为状态信号输出端，低电平有效。

E1、E2、E3为使能端。

由功能表可看出，只有当E1为高，E2、E3都为低的时候，该译码器才有有效状态信号输出；若有一个条件不满足，则译码不工作，输出全为高。

E2+E3

ABC

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

xxx

000

001

010

011

100

101

110

111

11111111

01111111

10111111

11011111

11101111

11110111

11111011

11111101

11111110

表374LS138真值表

2.1.5显示译码器74LS48

与二进制译码器不同的是，74LS48显示译码器（图7）是用来驱动显示器件的，以显示数字或字符的MSI部件。

显示译码器随显示器件的类型而异，与辉光数码管相配的是BCD十进制译码器，而常用的发光二极管（LED）数码管、液晶数码管、荧光数码管等是由7个或8个字段构成字形的，因而与之相配的有BCD七段或BCD八段显示译码器。

图7译码器74LS48

BCD七段译码器的输入是一位BCD码（以D、C、B、A表示），输出是数码管各段的驱动信号（以Fa~Fg表示）也称4----7译码器。

若用它驱动共阴LED数码管，则输出应为高有效，即输出为高

（1）时，相应显示段发光。

例如，当输入DCBA=0100时，应显示4，即要求同时点亮b、c、f、g段，熄灭a、d、e段，故译码器的输出应为Fa~Fg=0110011，这也是一组代码，常称为段码。

同理，根据组成0~9这10个字形的要求可以列出8421BCD七段译码器的真值表，见表4。

E2+E3

ABC

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

xxx

000

001

010

011

100

101

110

111

11111111

01111111

10111111

11011111

11101111

11110111

11111011

11111101

11111110

表474LS48真值表

2.1.6多路数据选择器

图8选择器74LS153

多路数据选择器选用集成电路74LS153进行设计较为简便。

它是双四选一数据选择器，其外引线排列如图8，功能表如表5。

图中，A、B为选择输入端，1X0~1X3、2X0~2X3为数据输入端，1E、2E为低电平有效的选通输入端，1Y、2Y为数据输出端。

数据选择器的应用很广，典型应用有以下几个方面：

1.作数据选择，以实现多路信号分时传送；

2.实现组合逻辑函数；

3.在数据传输时实现并----串转换；

4.产生序列信号；

输入

输出

X0X1X2X3

xxxx

0xxx

1xxx

x0xx

x1xx

xx0x

xx1x

xxx0

xxxx

表574LS153真值表

2.1.7数字按键电路

数字开关是由十六只耦合式开关组合而成（图9），当其中一个开关闭合时就输入低电平导通，LED数码管就显示。

图9按键电路

其显示原理是S1S5S9S13共同驱动第一只数码管的显示，S2S6S10S14共同驱动第二只数码管的显示，S3S7S11S15共同驱动第三只数码管的显示，S4S8S12S16共同驱动第四只数码管的显示。

其第一组显示真值表见表6，其余三组的真值表是一样的。

S13

数字

表6按键真值表

注：

1表示高电平，0表示低电平.

2.2数字动态扫描显示电路

2.2.1数字动态扫描设计

图10显示电路

数字动态扫描显示电路（如图10）由十六只开关，四只七段LED数码管，一片74LS138译码器，一片74LS48显示译码器，一片74LS90计数器，一片NE555振荡器和两片74LS153选择器构成，其电路

2.2.2系统调试

以上工作准备好以后，按照如图7Protel图所示，画出PCB图，经检查，修改错误直到没有错误提示。

后在Protel仿真里画出电路图，特别注意交叉电路不要打节点。

仿真图画完后，按下运行键，在分别闭合十六只开关，看LED数码管是否有显示，若其中开关闭合不亮，则返回检查电源线路连接和振荡频率的大小，若都能正确的显示，又分别按表六的真值表分别合上四组开关，看是否真确在相应的数码管显示真值表的数字，若数码管显示位置不正确，则选择线路错误，若显示数字不正确，则开关连接线路错误，需返回检查重新连接，若显示都正确，此数字动态扫描显示电路已经完成。

3.系统功能

该设计的功能是用于显示四位数字的动态扫描显示。

只要地址变化周期大于24次/秒，人的眼睛就无明显闪烁感，就能实现动态扫描显示。

动态接口采用各数码管循环轮流显示的方法，当循环显示频率较高时，利用人的暂留特性，看不出闪烁显示现象，这种显示需要一个接口完成字形码的输出（字形选择），另一接口完成各数码管的轮流点亮（数位选择）。

4.设计总结

。

5.参考文献

[1]陈大钦.电子技术基础实验.北京：

高等教育出版社，2000

[2]杨颂华冯毛官孙万蓉胡力山.数字电子技术基础西安：

西安电子科技大学出版社，2000

[3]欧伟明周春临翟遂春.电子信息系统设计.西安：

西安电子科技大学出版社2005

[4]康华光邹寿彬.电子技术基础---数字部分.北京：

高等教育出版社，2004

[4]王毓银.数字电路逻辑设计.北京：

高等教育出版社，1999

[4]刘宝琴.数字电路与系统.北京：

清华大学出版社，1993

[4]徐惠民.数字电路与逻辑设计.北京：

人民邮电出版社，1992

[4]诸昌清武元桢.电子线路实验.北京：

高等教育出版社，1991

[4]陆坤.电子设计技术.成都：

电子科技大学出版社，1997

[4]卢庆林.数字动态扫描显示电路的实现.电子技术2006.10期

附录一：

PCB图：

图11PCB图

图11为数字动态扫描显示PCB图，最上面位四只LED数码管，最左边竖从上到下起一排分别为一片74LS138，一片74LS48，一片74LS153，最左边从上到下起一排分别为一片一片74LS153，一片74LS90一只电阻，一片NE555，一只电阻和一个电容，中间为4排4列16只开关。

此数字动态扫描PCB图中，第一列四只开关控制第一只数码管，第二列控制第二只数码管，第三列控制第三只数码管，第四列控制第四只数码管。

附录二：

仿真图：

图12仿真图

当开关以表6的状态闭合和断开时，数码管就会显示相应的数字。

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