数码管显示控制器数电课程设计报告B5.docx
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数码管显示控制器数电课程设计报告B5
山东科技大学信息学院
数字电子技术基础课程设计报告
题目：
数码管显示控制器
专业班级：
电子信息科学与技术11级1班
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学号：
************
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指导教师评语：
成绩：
教师签名：
山东科技大学
课程设计任务书
课程名称数字逻辑课程设计
院（系）信息科学与工程学院专业电子信息科学与技术
班级电科11-1学号************姓名朱启超
课程设计题目数码管显示控制器
课程设计时间2013年10月28日至2013年11月11日
摘要
本次课程设计的题目是数码管显示控制器。
以74LS160为主要器件，加之以循环电路、脉冲电路、显示电路、复位电路等，实现题目所述的功能（打开电源时，控制器可自动清零，从接通电源时刻起，自动地依次显示出数字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（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）。
本系统重要部分为循环控制部分，循环控制部分中的JK触发器会产生一个四进制循环状态，通过74LS138译码后会产生4个控制状态，这4个控制状态将分别控制74LS160的工作状态，74LS160在脉冲的作用下经CD4511译码后便可以显示出4组数字。
关键字：
数码管；循环显示
第一章前言
1．1课题背景
数电模电在我们生活中的应用非常之广泛，不论是天上飞的、地上跑的、水里游的差不多都会涉及到它。
鉴于以理论推动实践及理论实践相结合为指导思想，特此用数电所涉及的理论知识来实践这次课程设计。
1．2设计目的
以74LS160为主要器件，加之以循环电路、脉冲电路、显示电路、复位电路等，实现题目所述的功能（打开电源时，控制器可自动清零，从接通电源时刻起，自动地依次显示出数字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（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）。
1．3设计任务要求
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、2、3、4、5、6、7、0、1（音乐符号序列）；然后再从头循环；
2）打开电源自动复位，从自然数列开始显示。
第二章设计方案及工作原理
2．1方案选取
方案一：
可以用74LS153、74LS160及NE555加以必要的电路来实现。
此电路的特点在于：
电路简单、器件使用少、构思奇妙。
方案二：
以JK触发器作为循环控制部分，加必要的门电路，结合74LS160便可实现。
此方法较为普通。
在设计过程中，由于先设计出的是第二种方案，考虑其简单易行、思路清晰，综合考虑，采用方案二。
2．2总体方框图
图3-1总体方框图
2．3总体工作原理
本系统重要部分为循环控制部分，循环控制部分中的JK触发器会产生一个四进制循环状态，通过74LS138译码后会产生4个控制状态，这4个控制状态将分别控制74LS160的工作状态，74LS160在脉冲的作用下经CD4511译码后便可以显示出4组数字。
第三章仿真过程及仿真结果
2．12Hz脉冲及降频（555、JK触发器）
图3-2NE555多谐振荡器电路图3-3JK触发器降频电路
多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，就可以自动地产生出矩形脉冲。
多谐振荡器没有稳态，所以又称为无稳电路。
在多谐振荡器中，由一个暂稳态过渡到另一个暂稳态，其“触发”信号是由电路内部电容充（放）电提供的，因此无需外加触发脉冲。
多谐振荡器的振荡周期与电路的阻容元件有关。
多谐振荡器的周期可以用公式:
计算，即上图3-2多谐振荡器的周期约为0.5s。
降频电路是由一个JK触发器构成，当J端和K端接成高电平时就是一个T型触发器。
T触发器在一个脉冲的下降沿Q端的状态会变化一次，由这个原理便可以做成0.5倍频降频器。
2．2循环控制部分（JK触发器、74LS138）
图3-4JK触发器构成的四进制计数器电路
图3-5K触发器及74LS138构成的循环控制电路
如图3-2-1JK触发器构成的四进制计数器电路，当开机时，复位信号会使其输出高低位为00，在接下来的脉冲下输出会以00—01—10—11—00—01……循环。
JK触发器构成的四进制计数器电路的设计过程：
状态转换表如下：
Q高Q低
0
1
0
01
10
1
11
00
阴影为次态
表3-1状态转换表
据表中次态对应Q高*、Q低*，画出卡诺图化简。
次态卡诺图如下：
Q高Q低
0
1
0
1
1
1
Q高*
表3-2Q高*
Q高Q低
0
1
0
1
1
1
Q低*
表3-2Q低*
由图3-2-4、图3-2-5可得：
Q高*=Q高·Q低’+Q高’·Q低
Q低*=Q低’
由JK触发器的状态方程
Q*=J·Q’+K’·Q
便可得J、K的关系，其连线便如上电路图。
2．3两个74LS160控制4个数列简要说明
由于要显示4组数字，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（音乐符号数列），分析每组的特点，音乐数列和自然数列都是按顺序来，而奇偶数列则是间隔了一个数，因此可以归为两组；音乐数列和自然数列、奇偶数列。
以这样的思路就可以用2个74LS160来计数。
音乐数列和自然数列的74LS160：
图3-674LS160A
音乐数列和自然数列都是从0开始的，因此运用起来较简单。
自然数列直接用就可以,；对于音乐数列则到了7的的时候就要复位到0，解决方法如下：
在要消除异步复位时的闪烁的前提下，可以用同步置位，即在输出端口到达0111时把其低3位处理成职位信号，再考虑别的控制因素的情况下，电路便可如上图方法设计。
奇偶数列的74LS160：
图3-774LS160B
对于奇偶数列的处理，可以从输出四位二进制看出解决问题的方法，奇数列：
0001,0011,0101,0111,1001。
偶数列：
0000,0010,0100,0110,1000。
假如显示部分不接四位二进制输出的最低位，最低位接0，则可以得到偶数列的输出；反之，显示部分不接四位二进制输出的最低位，最低位接1，则可以得到奇数列的输出。
对于这个奇偶数列的74LS160，假如和音乐数列、自然数列的74LS160接同一个脉冲，则会出现两类数字的跳动周期不一样，那么就可以用0.5倍频降频器来实现。
2．4简单的上电复位电路
图3-8复位电路
复位电路用于两个74LS160和JK触发器的清零，使得在一开机的情况下全部从零开始。
2．5原理总图
2．6结论故障分析及解决
调试是很容易成功的，在调试过程中夜也遇到一些问题，比如：
在没有接上电复位电路的时候，容易出现数码管不显示，这个问题的原因是其中的一个74LS160没有被复位，其输出端全为高电平，则CD4511不能译出，即会出现数码管不显示，这个问题的解决方法便是接上上电复位电路。
在接线没有错误的情况下，以上的调试应该是没有问题的，实践证明，通过每一个小部分的各自调试可以把系统化小，使得解决问题的效率提高，整个系统的成功率增大。
致谢
在这次课程设计的撰写过程中，我得到了许多人的帮助。
首先我要感谢我的老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。
在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。
其次，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计商的难题。
同时也感谢学院为我提供良好的做课程设计的环境。
最后再一次感谢所有在设计中曾经帮助过我的良师益友和同学。
参考文献
【1】数字电子技术基础/阎石主编.-5版.-北京：
高等教育出版社，2006.5
【2】模拟电子技术基础/童诗白，华成英主编.-4版.-北京：
高等教育出版社，2006.5
【3】电子线路设计·实验·测试/罗杰，谢自美主编.-4版.北京：
电子工业出版社，2008.4
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