动态数码显示器.docx

1、动态数码显示器一.简要说明该电路之用一片7段译码驱动芯片74LS47驱动两个数码管，通过轮流显示的动态显示方法，将K1，K2所设定的BCD数值显示出来。二.电路原理图三.工作原理分析1.元器件介绍本电路主要用到的元器件有：74ls157四组二选一数据选择器一个，74ls47七段译码器一个，74ls74双d触发器一个，共阳极数码显示器两个，四位开关组两个，4.7k电阻八个，200电阻七个，1k电阻两个，NPN型三极管两个，导线若干。（1）74ls157四组二选一数据选择器： A1A4、B1B4为两组数据的输入端，Y1Y4为数据的输出端，数据选择端S为两组共用，供四组从各自两组数据中选取一个所需数

2、字，只有在四组共用的选通端G为低电平时才可以选择数据。管脚图如下：引脚说明：1 SELECT数据选择端，当S端电位与G端相同时，选择A组数据，相反时选择B组数据。 2、5、11、14为A组数据输入端。 3、6、10、13为B组数据输入端。 4、7、9、12为数据输出端。 8 GND为接地端。 15 STROBE接入低电平，可接地。 16 VCC 电源端，接入5V稳压电源。 逻辑图如下： （2）74ls47七段译码器： 译码为编码的逆过程。它将编码时赋予代码的含义“翻译”过来。实现译码的逻辑电路成为译码器。译码器输出与输入代码有唯一的对应关系。74LS47是输出低电平有效的七段字形译码器,它在这

3、里与数码管配合使用。 ABCD管脚为上一级的数据输入，BI()为灭灯输入，LT()为试灯输入，RBI(-)为灭零输入，RBO()为灭零输出，ag为数据输出端，输出七个高低电平控制数码管亮灭。管脚图： 引脚说明：1、2、6、7为数据输入管脚，输入高或低电平。3 LT()：试灯输入，是为了检查数码管各段是否能正常发光而设置的。当LT()=0时，无论输入A3 ，A2 ，A1 ，A0为何种状态，译码器输出均为低电平，若驱动的数码管正常，是显示8。4 BI()：灭灯输入，是为控制多位数码显示的灭灯所设置的。BI()=0时。不论LT()和输入A3 ，A2 ，A1，A0为何种状态，译码器输出均为高电平，使共

4、阳极数码管熄灭。5 RBI(-)：灭零输入，它是为使不希望显示的0熄灭而设定的。当对每一位A3= A2 =A1 =A0=0时，本应显示0，但是在RBI(-)=0作用下，使译码器输出全为高电平。其结果和加入灭灯信号的结果一样，将0熄灭。 8 GND 低电平，接地端。915 数据输出端，输出芯片所编译的数据，低电平时，对应编号的数码管显示灯亮。16 VCC 电源端，接入5V稳压电源。逻辑图如下： （3）共阳极七段数码显示器： 显示器由七段数码管组合而成，通过上一级的芯片控制，ag为数码管编号，当输入电平为低电平时，数码管正常显示，高电平时无反应，即当七段数码管接受的全是低电平时，显示器显示为8。L

5、ED显示电路：74ls47数据输出端接入200限流电阻，并与数码显示器对应管脚相连。此电路需要的数码显示器为供阳极，所以GND端接入电压，当输出为低电平时，数码管导通，数码显示器对应数码管为亮，高电平时则为灭。通过不同的亮灭组合，可以显示上级芯片输入的数据08。例如： 当b、c端均为低电平时，数码显示器显示为数字1。 当a、f、g、c、d端均为低电平时，数码显示器显示数字为5。 下面列出了74LS47的真值表，表示出了它与数码管之间的关系：LT() RBI(-) A3 A2 A1 A0 BI()/RBO() a() b() c() d() e() f() g() 1 1 0 0 0 0 1 0

6、 0 0 0 0 0 1 0 1 X 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 X 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 2 1 X 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 3 1 X 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 4 1 X 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 5 1 X 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 6 1 X 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 7 1 X 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 8 1 X 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 9 X X X X X X 0 1

7、 1 1 1 1 1 1 熄灭 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 熄灭 0 X X X X X 1 0 0 0 0 0 0 0 8 管脚图如下： 1、2、4、6、7、9、10为信号输入端，低电平时，对应数码管为亮。 74ls47与LED的连接关系图： （4）74ls74双d触发器： 74ls74为内含两个独立的D上升沿双d触发器，每个触发器均含有数据输入、置位输入、复位输入、时钟输入和数据输出。 D为数据输入端，Q、Q（-）为数据输出端，CLR为直接复位端（低电平时有效），PR为直接置位端（低电平时有效），CLK为时钟输入端，输入时钟脉冲。 次芯片共有两组独立的D上升沿双

8、d触发器，所以在此只介绍其中一组。 CLR、PR的低电平时输出清零或预置，与其他管脚电平高低无关。当CLR、PR均无效时（即为高电平时），符合建立时要求的D数据在CLK上升沿的作用下传送到输出端。基本特性：供电电压： 4.75V-5.25V输出高电平电流： -0.4mA输出低电平电流： 8mA最高时钟频率 20MHZ功能表如下： 管脚图如下： 管脚功能介绍：1、13 CLR为直接复位端，清除数据。低电平时生效，与其他管脚的电平无关。4、10 PR 直接置位端，低电平时生效，与其他管教电平无关。3、11 CLK时钟脉冲输入端，输入一定频率的时钟脉冲。2、12 D数据输入端。5、9 Q数据输出端。

9、6、8 Q(-)数据输出端，与Q电平相反。7 GND接地端。14 VCC电源接入端，可接入5V稳定电压。逻辑图如下： 2、单元电路原理分析： 该电路由数据生成，数据解码，数据显示，显示选择等单元电路组成。 数据生成部分：该部分电路主要由两个四位开关组，八个4.7k电阻，一个74ls157芯片，一个5V电压组成。电阻为保护电阻，起到限流作用，开关组一端接地，当开关导通时，电源端至接地为通路，开关断开时，电压通过电阻加到芯片上，芯片接收到高电平。通过开关的不同组合，可演变为一个简单的四位二进制BCD码，芯片74ls157的作用是四组二选一数据选择器，可以选择四组不同的二进制编码，通过芯片整合后，输

10、出到下一级电路中。通过74ls157的特点可知，当输入的电平与G相同时（即同为低电平时），芯片课可以选择该数据，完成数据生成功能。数据解码与显示部分：通过上一级74ls157的数据选择，芯片74ls47得到一组四位二进制编码，74ls47的作用是将四位二进制数据通过翻译编制成七个不同的高低电平，数码管则可以根据接收到的电平显示不同的数字08。显示选择部分： 该部分为芯片部分，芯片74ls74为触发器，CLK端接收到稳定的时钟脉冲，产生高低电平。数据输入端接收到的数据为Q（-）端输出的数据，Q端连接至芯片74ls157，当为低电平时，74ls157选择数据。 该部分为三极管部分，5V稳定电压加到

11、三极管上,BCP52为PNP型三极管，当基极为低电平时，三极管导通，因数码管为共阳极数码管，只有电平为低电平时，数码管才可以点亮，所以，当三极管截止时，高电平不会导入数码管，数码管才可以正常使用。因两个数码管分别接入芯片74ls74的Q和Q（-），此两个数据输出端电平高低相反，所以在同一时间只可能有一个数码管是点亮的，这样就做到的电路要求的轮流显示两个开关锁设置的不同二进制BCD码。整体电路分析： 题目要求是通过一个译码器将开关设置的BCD码显示出来，两个四位开关组通过开启与关闭控制电位的高低，相当于高电平为0，低电平为1，不同开关状态决定了不同的电位高低，这样两组开关相当于两个四位二进制码。

12、 芯片74ls157为数据选择器，通过芯片74ls74的控制，只有电位低的数据才能通过该芯片，这样两组数据只有一组才能进入下一级电路。 输出的四位二进制码进入芯片74ls47，该芯片的作用是将BCD码翻译成七段，再通过数码管将其显示出来。 轮流显示的操作主要是芯片74ls74和两个三极管完成的，这里三极管的作用是开关，电流截止，数码管亮，相反则灭。而芯片74ls74的输出端Q和Q（-）的电平为一高一低，所以做到了轮流显示。 芯片74ls74为上升沿触发器，接入稳定时钟脉冲后，当电位上升时，输出端电位改变，而输出端Q（-）又作为数据的输入端，所以Q（-）与D的电位是相同的。输出端Q通过高低电平的

13、变化控制芯片74ls157的数据选择，同时两个输出端的高低电位变化又决定了数码管的显示选择。 即当芯片74ls74的Q端输出为低电平时，芯片74ls157选择一组二进制码，通过芯片74ls47编译成七段，输入两个数码管内，Q连接左侧数码管，此时Q为低电平左侧三极管导通，数码管为灭，同时Q（-）为高电平右侧数码管截止，右侧数码管显示数字。通过时钟脉冲高低电平的改变，Q与Q（-）的电位不断轮流变化，数码管的显示也轮流变化，从而达到题目要求。四电路的EDA仿真和结果 截图如下：仿真过程出现的问题： 当频率低于一个定值时，数码管会出现一定的显示残留，即显示过数据之后可能会残留某个数码管仍然显示。五元器

14、件选择六电路制作与实验测试首先详细分析电路图，进行电路的仿真测试、元器件的分析和购买等环节；然后进行元器件以及线路的布局，再焊导线；最后进行电路板的调试与改进。在布局时，整体的思路是保证芯片布局合理均匀、保证美观；线路疏密有致，走向保持均匀美观。尽量使相连管脚距离最近；尽量走直线；性质与作用相同的线走线方式也尽量相同；单元电路结构要清晰；要安排好线路的疏密，是整体线路均匀协调；尽量对称整齐布置；所有芯片的方向尽量一致。电路调试时要先对每一个芯片的各个管脚进行检查，需要相连的管脚是否通过导线连接完好，保证线路中无断线、虚焊、漏焊等问题出现。然后检查各个单元电路的接线是否有问题，有无短路等问题，不

15、能连接在一起的管脚一定要保证他们断开，否则短路可能导致芯片烧毁、甚至造成安全伤害。最后根据单元电路分块调试，这也是最重要的环节，采集各部分输出的电压信号或是波形图，与仿真结果进行对比，保证每一部分的元件都按条件正常工作，并确定问题所在的具体位置，再仔细调试及修改。每一部分都调试完毕后，对整体进行效果测试，调整电位器W2，使测量结果的精度尽量接近实际值。七电路的改进意见 该电路用的开关组是两个四位开关组，实际上可以用一个八位开关组替代，这样在实际操作中会方便一些。八思考题当时钟信号的频率低于多少事显示的字符会产生闪耀现象？为什么？ 答：无法理解闪耀现象的标准，只知道频率过低时显示器会产生残留，不

16、太清楚原因九课程设计的心得和体会 此次电工课设是一次难得的让我们自己动手实际操作的机会，以前学习的课本知识大都知识理论上的，在我们大脑中知识一个印象上的存在，没有让我们实际操作的话很难记住所学知识。而这次课程设计正是一个难得的将理论用于实际的机会，实践才能出真知，只学习课本知识而不亲自动手时间的话，很难理解知识，只能是建立不稳固的空中楼阁，自己动手才能真正知道我们学习的知识有什么用，怎么用，为什么用，这是很珍贵的。 通过自己焊接电路板，我熟悉了大量有关焊接电路的知识，还了解到了焊接的技巧和注意事项，这对我们以后的工作都是很有用的。而且在生活中遇到家用电器故障等小问题，我们也是可以自己解决的，这对我们的自信心也是一种提升。 还有很重要的一点心得体会就是，在接到老实不知的任务之后，一定要合理安排学习时间，因为此次试验不仅是焊接电路板那么简单，其中还牵扯到购买元器件，元器件的调试与更换等许多方面，如果时间安排不好的话，后期工作将会很难进行。 最后，感谢老实和同学在此次课程设计的过程中对我的指导与帮助。十参考文献施良驹 集成电路应用集锦电子工业出版社，1988，6 何希才，白广存 最新集成电路应用300例科学技术文献出版社，1995 张长清，郑寿安CMOS集成电路应用800例福建科学技术出版社，1997 余孟尝 数字电子技术基础简明教程 高等教育出版社，1999