8位数码管动态显示电路设计.docx
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8位数码管动态显示电路设计
电子课程设计
—8位数码管动态显示电路设计
学院：
电子信息工程学院
专业、班级：
姓名：
学号：
指导老师：
2014年12月
一、设计任务与要求...................................................................3
二、总体框图...............................................................................3
三、选择器件...............................................................................3
四、功能模块...............................................................................9
五、总体设计电路图.................................................................10
六、心得体会...............................................................................12
8位数码管动态显示电路设计
一、设计任务与要求
1.设计个8位数码管动态显示电路，动态显示1、2、3、4、5、6、7、8。
2.要求在某一时刻，仅有一个LED数码管发光。
3.该数码管发光一段时间后，下一个LED发光，这样8只数码管循环发光。
4.当循环扫描速度足够快时，由于视觉暂留的原因，就会感觉8只数码管是在持续发光。
5、研究循环地址码发生器的时钟频率和显示闪烁的关系。
二、总体框图
设计的总体框图如图2-1所示。
图2-1总体框图
三、选择器件
1、数码管
数码管是一种由发光二极管组成的断码型显示器件，如图1所示。
图1数码管
数码管里有八个小LED发光二极管，通过控制不同的LED的亮灭来显示出不同的字形。
数码管又分为共阴极和共阳极两种类型，其实共阴极就是将八个LED的阴极连在一起，让其接地，这样给任何一个LED的另一端高电平，它便能点亮。
而共阳极就是将八个LED的阳极连在一起。
2、非门
非门又称为反相器，是实现逻辑非运算的逻辑电路。
非门有输入和输出两个端，电路符号如图2所示，其输出端的圆圈代表反相的意思，当其输入端为高电平时输出端为低电平，当其输入端为低电平时输出端为高电平。
也就是说，输入端和输出端的电平状态总是反相的。
其真值表如表1所示。
图2非门
表1真值表
输入
输出
A
Y
0
1
1
0
3、5V电源
5VVCC电源如图3所示。
图35V电源
4、74LS138译码器
74LS138译码器管脚图如图4所示。
图474LS138译码器管脚图
74LS138译码器的内部结构如图5所示。
图574LS138译码器内部结构图
用与非门组成的3线—8线译码器74LS138，S1、S2、S3是三个附加的控制端。
当S1=1，S2+S3=0时，译码器处于工作状态；否则，译码器被禁止，所有的输出端被封锁在高电平。
74LS138译码器的功能表如表2所示。
表274LS138译码器功能表
输入
输出
S1
S2+S3
A2
A1
A0
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
0
X
X
X
X
1
1
1
1
1
1
1
1
X
1
X
X
X
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
0
0
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
0
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
0
1
0
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
0
1
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
5、74LS161计数器
同步二进制计数器74LS161的功能同74LS160，也是异步清零的计数器，其逻辑符号如图6所示。
图674LS161计数器
从74LS161功能表中可以知道，当清零端CR=“0”，计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”，这个时候为异步复位功能。
当CR=“1”且LD=“0”时，在CP信号上升沿作用后，74LS161输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端D3，D2，D1，D0的状态一样，为同步置数功能。
而只有当CR=LD=EP=ET=“1”、CP脉冲上升沿作用后，计数器加1。
74LS161还有一个进位输出端CO，其逻辑关系是CO=Q0·Q1·Q2·Q3·CET。
合理应用计数器的清零功能和置数功能，一片74LS161可以组成16进制以下的任意进制分频器。
其功能如表3所示。
表374LS161计数器的功能表
清零
使能
置数
时钟
输入
输出
Cr
P
T
LD
CP
D
C
B
A
Q3
Q2
Q1
Q0
0
x
x
X
x
X
X
x
x
0
0
0
0
1
x
X
0
↑
d
c
b
a
d
c
b
a
1
1
1
1
↑
X
x
x
X
计数
1
0
1
1
X
X
X
x
x
保持
1
x
0
1
X
x
x
x
X
保持（co=0）
6、74LS74D触发器
74LS74D触发器是具有异步置位和复位端其逻辑符号如图7所示。
图774LS74D触发器
异步置位和复位信号不仅直接触发从触发器，而且封锁同步输入端D和时钟端CLK，所以异步置位和复位在有效电平时，能够在同步输入端的作用失效。
74LS74触发器的特性表如表4所示。
表474LS74触发器的特性表
输入
输出
说明
CLK
D
Q^（n+1）
0
1
×
×
1
预置1
1
0
×
×
0
预置零
0
0
×
×
1
不允许
1
1
↑
0
0
置零
1
1
↑
1
1
置1
1
1
0
×
Qo
保持
由表可知，异步清零端
、
电平有效时，同步输入端D与时钟端CLK的作用无效。
注意，在触发器的同步输入端工作时，异步置位和复位端失去作用（处于非有效电平），同时注意异步置位和复位时
、
信号还应满足约束条件。
四、功能模块
1、环形计数器
如果把移位寄存器的串行输出信号反馈到环形输入端，那么在移位脉冲的作用下原来存入的数码将逐步由第一级触发器移到最后一级触发器，再由最后一级触发器反馈到第一级触发器，如此循环，数据不再消失，形成环形计数，若移位寄存器有8个触发器，则经过8个移位脉冲寄存器内的数码循环一次，因此可以构成8进制计数器，这种移位寄存器的计数器称为环形计数器，如图8所示。
图8环形计数器框图
2、数码管控制模块
数码管有八个输入管教，相应管脚控制相应区域的显示，从而达到显示不同数字的目的。
以一为例，数码管显示一需要BC两个灯循环闪烁，此时计数器需要在两个状态之间循环，为了方便时计数器在0和1之间循环，此时译码器输出端的1,2管脚循环输出高电平，其他管脚输出电平恒为低，用12管脚控制数码管的BC管脚，剩余管脚依次相连便可以达到显示一的效果，如图9所示。
图9数码管控制模块
五、总电路图
8位数码管动态显示电路设计总电路图，如图10所示。
环形计数器在固定脉冲的作用下八个D触发器依次输出两秒的高电平并循环进行，将此受环形计数器控制的信号与计数器的高电平端相连，这样可以使八个计数器依次工做两秒并循环进行，从而使收到计数器控制的八个数码管依次显示一到八的数字。
图10总电路图
六、心得体会
1、通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。
在整个设计过程中，我们通过这个方案包括设计了一套电路原理和连接图以及芯片上的选择。
2、在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。
3、我们得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。
平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。
而且还可以记住很多东西。
比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。
认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。
4、经过几天的上机，过程曲折可谓一语难尽。
在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。
从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。
生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。
劳动是人类生存生活永恒不变的话题。
通过实习，我才意识到老一辈电子设计为我们的社会付出。
我想说，设计确实有些辛苦，但苦中也有乐，在如今单一的理论学习中，很少有机会能有实践的机会，但我们可以，而且设计也是一个团队的任务，一起的工作可以让我们有说有笑，相互帮助，配合默契，多少人间欢乐在这里洒下，大学里一年的相处还赶不上这十来天的合作，我感觉我和同学们之间的距离更加近了；我想说，确实很累，但当我们看到自己所做的成果时，心中也不免产生兴奋；正所谓“三百六十行，行行出状元”。
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