数字动态扫描显示技术.docx

1、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XXXXXX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

2、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

3、定会有错误之处，希望老师们指正 目录前言 1摘要 31. 总体设计方案 41.1 数字动态扫描显示电路方案 41.2 数字动态扫描显示电路的工作原理 42. 单元模块设计 42.1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74LS907 2.1.4集成电路译码器74LS1388 2.1.5显示译码器74LS48 92.1.6 多路数据选择器112.1.7 数字按键电路122.2 数字动态扫描显示电路132.2.1 数字动态扫描设计 132.2.2系统调试 133. 系统功能144. 设计总结145. 参考文献 15附录一：PCB图

4、 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: digital display circui

5、t is the main dynamic scanning by signal input and output signal, the decoder tube has showed multiplexer and realize the dynamic display of the oscillator frequency digital chips and counter with an emulator thing and the electronic products, electronic products, digital switch by coupling the inpu

6、t, LED digital display by four tube display, namely when the switch when closed, through the compiler decoder, repass oscillator and counter selection signal and digital tube conduction, compile signals into after decoding, decoder introduced by decoding, eventually LED digital display LED digital t

7、ube. The digital display circuit of dynamic scanning function is to realize the dynamic input four-digit display.Key words: decoder, selector, oscillators, counter, LED digital tube1.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

8、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a b c d e f g dp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2 LED数码管常用的LED显示器有共

9、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A B C D E F G0123456789 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0表1 显示真值表2.1.2 多谐振荡器NE555 引脚功能及应

10、用（图3）NE555为8脚时基集成电路，各脚主要功能1地GND 2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VccNE555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3 NE555 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，

11、同时放电BJT T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74LS9074LS90是二-五-十进制异步计数器，其逻辑符号为图5所示。它包含

12、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74LS9074LS90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

13、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Q0 Q1 Q2 Q3功能R0(1) R0(1)R9(1) R9(2)CKA CKB1 11 1 0 x x 0 x x x x 0 0 0 0 0 0 0 0异步清0 x x 1 1 x x 1 0 0 1 异步置9 R0(1) R0(2)=0 R9(1) R9(2)=0 x 二进制 五进制8421BCD码5421BCD码 计数 表2 74LS90真值表2.1.4 集

14、成电路译码器74LS13874LS138（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

15、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。Y0Y7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。 E1E2+E3 A B CY0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 0 x 1 1 1 1 1 1 1 1 x 1 0 0 0 0 0 0 0 0 x x x x x x 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

16、 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 表3 74LS138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

17、有BCD七段或BCD八段显示译码器。图7 译码器74LS48BCD 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FaFg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FaFg=0110011，这也是一组代码，常称为段码。同理，根据组成09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。E1E2+E3A B CY0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y70 x 1

18、 1 1 1 1 1 1 1 x 1 0 0 0 0 0 0 0 0x x xx x x0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0表4 74LS48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74LS1

19、53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，1X01X3、2X02X3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A BX0 X1 X2 X3 E Y x x 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 x x x x0 x x x1 x x xx 0 x xx 1 x xx x 0 x x x 1 xx x

20、 x 0x x x x 1 0 0 0 0 0 0 0 00 01010101 表5 74LS153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S1 S5 S9 S13共同驱动第一只数码管的显示，S2 S6 S10 S14共同驱动第二只数码管的显示，S3 S7 S11 S15共同驱动第三只数码管的显示，S4 S8 S12 S16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。S10101010101S50011001100S90000111100

21、S130000000011数字0123456789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

22、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

23、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，20002 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，20003 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 20054 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，20044 王毓银. 数字电路逻辑设计. 北京：高等教育出版社，19994 刘宝琴. 数字电路与系统. 北京：清华大学出版社，19934 徐惠民. 数字电路与逻辑设计. 北京：人民邮电出版社，19924

24、 诸昌清 武元桢. 电子线路实验. 北京：高等教育出版社，19914 陆坤. 电子设计技术. 成都：电子科技大学出版社，19974 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11 PCB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。