数列显示电路的设计doc.docx

1、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-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

2、本相同，且从 0.52S 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-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

3、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-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

4、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

5、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-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

6、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-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

7、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-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

8、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 1 74LS160D 引脚功能图CLR LOAD ENP ENT CLK A B C D QA QB QC QD RCO0 000001000POSABCD*11111POSCount*1111 QA0QB0QC0QD0*1111 QA0QB0QC0QD0*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

9、.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。-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-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

10、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

11、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-第10 页附录 I 总电路图U16VCC5.0V4U3ADCD_HEX1PR31J1Q51261K 1QU8A U9A U10A U11A4072BP_5V 4072BP_5V 4072BP_5V 4072BP_5V74HC113D_6VGNDGNDU4U5U6U73AQA143AQA143AQA14413413413BQBBQBBQB512512512CQCCQCCQC611VCC

12、611VCC611DQDDQDDQD7ENPRCO157RCO157ENPRCO1510510.0V ENP10ENTENTENT9LOAD9LOAD9LOAD115.0V1CLRCLRCLR222CLKCLKCLK74HC160N_6V74HC160N_6V74HC160N_6VR1U14AU12A74HC05N_6V1k74HC05N_6VC1A1VCC45670.1 FRSTOUT012 3YYYYU2AU17ADIS111 174HC139DW_6V4072BP_5VTHRGA BTRI1R211CON1k231GNDC2555_VIRTUALU13A74HC05N_6V5FGNDVC

13、C5.0V241RB ALCN N1I I 1 1DCBA QQ QQ 111176 533AQA14413BQB512CQC611DQD7ENPRCO1510ENT9LOAD1CLR2CLK74HC160N_6VU15A74HC05N_6VU1A74HC390N_6V图 11 总电路设计图-第11 页附录 II 元器件清单序号编号名称型号数量1U1多功能计数器74HC390N12U22 线-4 线译码器74HC139N13U3JK 触发器74HC113D14U4 U7计数器74HC160N45U8-U 11、U17四输入或门4072BP56U -U15非门74HC05N4127Al555 集成定时器NE55518GND接地端GND49VCC直流电源5V510R1、R2电阻1K211C1电容0.1F112C2电容3 F1-第12 页