多位LED-顯示器動態(tài)掃描驅(qū)動電路設計完整版復習進程

1、多位LED顯示器動態(tài)掃描驅(qū)動電路報告（一）目的：1、了解多位LED顯示器動態(tài)掃描驅(qū)動電路的基本工作原理；2、完成多位LED顯示器動態(tài)掃描驅(qū)動電路設計并分析計算單元電路；3、 繪制多位LED顯示器動態(tài)掃描驅(qū)動電路圖，針對工作原理進行參數(shù)估算；4、電路功能的檢測和調(diào)試；5、設計答辯，完成設計報告。（二）結(jié)構(gòu)圖ID 2D ID蠲LED勰佛繭舸暢倔（三）電路總體功能概述該電路的功能是通過控制數(shù)據(jù)選擇器輸入端的高低電平來使四個LED顯示器可以顯示0-9任意一個數(shù)字，實現(xiàn)動態(tài)掃描功能。由 振蕩電路，控制電路，四位四選一數(shù)據(jù)選擇器，一位LED譯碼驅(qū)動電路和四位LED顯示電路組成。首先用555定時器構(gòu)成頻率為

2、1000赫茲多諧振蕩器產(chǎn)生脈沖信 號，再將信號傳輸?shù)?4構(gòu)成的二位二進制觸發(fā)器，使該觸發(fā)器輸出 00,01,10, 11。將觸發(fā)器的兩輸出端分別接到數(shù)據(jù)選擇器153的S1, SO,將四個輸入D0或D1D2D3信號傳輸?shù)絃ED顯示電路，使LED顯示不同 數(shù)字，將觸發(fā)器的兩輸出端接到 138 的 A1,A0 （A2 接 0），再將 138 的輸出 Y0,Y1,Y2,Y3 接到四個 LED 的共陰極，控制 LED 的顯示狀 態(tài)，把74IS153的輸出端與CC4511的四個輸入端相連，把LED顯示 器的a,b,c,d,e,f,g與CC4511的輸出端相連，這樣便可以通過 555定時 器產(chǎn)生的脈沖控制四

3、個 LED 的顯示順序，同時調(diào)整 153 的輸入端的 高低電位，這樣便實現(xiàn)了對四個 LED 的顯示控制，可隨意現(xiàn)實 0 至 9 的數(shù)字。振蕩電路由 555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩電路組成，有振蕩電路 提 供 脈 沖 ， 振 蕩 周 期 T=TpI+Tph=R1*C*In2+ （ R1+R2 ） *C*In2=0.001s，則其振蕩頻率為1000Hz，多諧振蕩器在接通電源后 無需外接觸發(fā)信號就可以產(chǎn)生矩形脈沖或方波?？刂齐娐肥且黄?74LS74 構(gòu)成的兩位二進制觸發(fā)器，它接收到 控制電路的振蕩脈沖，產(chǎn)生 00， 01,10,11 的輸出信號。數(shù)據(jù)選擇器由兩片 74LS153 構(gòu)成，其功能為四選一數(shù)

4、據(jù)選擇 器，接收控制電路的輸出信號，分別選擇四個輸入 D0 或 D1 或 D2 或 D3 信號傳輸?shù)?LED 顯示電路，使 LED 顯示不同數(shù)字譯碼驅(qū)動電路由一片八選一的數(shù)據(jù)選擇器 74LS138 組成，它接 受控制電路輸出的信號同時將自身的輸出信號分別連接到 4 片 LED 的共陰極控制 LED 顯示器的工作狀態(tài) .顯示電路由一片 4511 構(gòu)成，其接收 74LS153 輸出的信號分別使四個 LED 顯示器顯示 8421BCD 碼所代表的十進制數(shù)。（四）元器件表CD4511 1片，NE555 1片，74LS138 1片，七段共陰極數(shù)碼管 4 只，74LS1532 片，74LS74 1 片，0

5、.1 卩 F 電容 2 個，5.1K Q電阻1個，4.7K Q電阻1個，面包板1塊，5V穩(wěn)壓電源1臺。（五）芯片功能（1）NE555 芯片匚181 -GND2 - Trigger匚273 - Output4 - Reset5 - Control voltage匚366 -TTirestold17 - Discharge8 Vcc匚45 NE555各腳主要功能如下：1地GND 2觸發(fā)3輸出4復位5控制電壓6門限（閾值）7放電8電源 電壓Vdc NE555芯片功能555芯片是定時器，是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器 件。555定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就 可以實現(xiàn)多

6、諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變 換電路。它內(nèi)部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯(lián)電阻，一個RS觸 發(fā)器，一個放電管T及功率輸出級。它提供兩個基準電壓 VCC/3和 2VCQ3。555定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制RS觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當5腳懸空時，則電壓比較器A1的反相輸入端的電壓為2VCC /3 , A2的同相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入端TR的電壓小 于VCQ3，則比較器A2的輸出為1，可使RS觸發(fā)器置1，使輸出 為1。如果閾值輸入端TH的電壓大于2VCC/3，同時TR端的電壓大 于VCQ3，則A1的輸出為

7、1，A2的輸出為0，可將RS觸發(fā)器置0 , 使輸出為0。（2）74LS74 芯片14丨】3丨12丨11丨9丨坊IVcc 21& 2D 2CP 2?p 2Q 274LS741陸 ID 1CP lffi: 1( IQ GNDll 2| 3| 4| 5| G 7|輸入輸出sDCPTQn 101X冥110XyQ11I0qr11r1點10 4輸入輸出SdRdCPDQn 1Qa 101XX1010XX0i00XX4>屮1111011t001114XQn圖10-3 74LS74引曲秤列及邏和符兮功能：74LS74是一個雙D觸發(fā)器，其功能比較的多，可用作寄存器， 移位寄存器，振蕩器，單穩(wěn)態(tài)，分頻

8、計數(shù)器等功能。此電路中，74LS74 作分頻器使電路產(chǎn)生四分頻。用，將脈沖信號進行四分頻。(3) 74LS153芯片比 Ei So加 崗向向応愉冊負屮 隔同同向)Q Q UJU 0 Q Eh如 召GWI擇入選輸岀BAClG 6YXXXXX100C0XXX00001XXX0101X0 XX0001X】XX01VXX 0X0010XX 1X0111XXX0001i耳XX074LS153是一個雙4選1數(shù)據(jù)選擇器，iS、2S為兩個獨立 的使能端，低電平有效；Ai、Ao為公用的地址輸入端；1D01D3和2D2D3分別為兩個4選1數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)據(jù)輸入端； 1丫、2Y為兩個輸出端。(1) 當使能端1S (

9、2S) = 1時，多路開關被禁止，無輸出，Y= 0。(2) 當使能端1S ( 2S) = 0時，多路開關正常工作，根據(jù)地址碼 AA 的狀態(tài)，將相應的數(shù)據(jù)D0D3送到輸出端丫。(4) 74LS138 芯片%喘腎K E %呂吒16 16 14 13 12 11 10 974LS1381 2 3 4 5 6 7 8鋼，A血任濟匚 s耳% geXK1II111I1JTXT1I111t11n0nD01111110001101111i11ij010110111i11uLI11111u111L1010011110111n1011I11ri1110110111111011c1I111I11113線-8線譯碼器

10、74LS138的功能表74IS138引腳圖74LS138是3線一8線譯碼器，該譯碼器有3位二進制輸入A2A1A0,它們 共有8種狀態(tài)的組合，即可譯出8個輸出信號丫。丫7，輸出為低電平有 效，當使能輸入端E3=1，且玉二在二0時，該譯碼器處于工作狀態(tài).(5) CD4511 芯片圖9一6為CC4511引國排列其中A. B. U D BCD碼輸入端as b、Ct d、e. f. g i羊碼輸出端,輸出T有效，用來驅(qū)動共陰極LED數(shù)碼管。LT 測試輸入端，厲= V 時，譯碼輸出全為BI 消隱輸入端，BI=?。═時，譯碼輸出全為“（TLE 鎖定端，LE=時譯碼器處于鎖定（保持）狀備 譯碼輸出保持 在LE

11、 = 0時的數(shù)值# LE=0為正常譯碼。農(nóng)9一2 7JCC45L1功俺忌CC4511內(nèi)接有卜一拉電阻，故只需住輸岀端與數(shù) 碼管筆段之間串入限流電阻即MT.作。謙碼器還有描偽碼功能，當輸入碼超過 1001時，輸出全為H0",數(shù)碼管熄滅。在本數(shù)字電路實驗裝置上已完成了譯碼器CC4511和數(shù)碼管BS202Z間的連 接°實驗時*只嗖孩通朽Y電源和將f進制數(shù)的BCD碼接至譯碼器的相應輸入 端A、B、D即可顯示0-9的數(shù)字。四位數(shù)碼管可接受四糾BCD碼輸入，CC4511 與LED數(shù)碼管的連接如圖9-7所示。表9-2輸入輸出LEbTLTDcBAabcdefg顯示字形XX0XXXX1111

12、1118X01XXXX0000000消隱01100001111110001100010110000101100101101101a011001111110010110100011001101101011011011501101100011111b01101111110000101110001111111901110011110011q01110100000000消隱01110110000000消隱01111000000000消隱01111010000000消隱01111100000000消隱01111110000000消隱111XXXX鎖存鎖存BCD碼輸入之Vdi>'VsaAVc

13、ca13bCcDCC451 1deRfLEVssgP +5VLED1圖9 7CC4511驅(qū)山J 位LED數(shù)碼管（六）電路測試方法和調(diào)試過程首先，我們根據(jù)畫出的原理圖連接電路，接入電源后，發(fā)現(xiàn)四個顯示器只亮兩個，開始排查原因。先測試顯示器的好壞，將CD4511芯片的LT置0發(fā)現(xiàn)四個顯示器都顯示8;再檢測電路是否接通，用 試電筆檢測每個接孔的狀態(tài)，結(jié)果正常；再用示波器檢測分頻器工作 狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)74LS74芯片的兩個輸出的波形一致，但用雙蹤示波器檢 測時，兩個波形不一致，于是猜想是頻率過高造成的；最后在555芯片上加一個47uf的電容來降低頻率，結(jié)果四個顯示器都亮，并且 能成功掃描。然后，我們開始對

14、74LS153的進行置數(shù)，結(jié)果發(fā) 現(xiàn)顯示器顯示的數(shù)字總是不能與我們想要的相同， 經(jīng)過對芯片的分析 后，發(fā)現(xiàn)我們把置數(shù)的原理理解錯了， 發(fā)現(xiàn)CD4511的四個輸入分別由 74LS74 芯片的 1Di,2Di,3Di,4Di；1D2, 2D2, 3D2, 4D2JD3, 2Ds, 3Ds,4D3；1D4, 2D4, 3D4, 4D4控制，弄清原理后，成功的得到了想要的數(shù) 字。（七）思考題1同樣是七段共陰極數(shù)碼管的譯碼驅(qū)動電路，74LS48和CC4511在邏輯功能和控制引腳上有什么區(qū)別？答：區(qū)別1:74LS48芯片可以輸出015,而CC4511芯片只能輸出09, 都動能表可以看出，在輸出1015時消

15、隱。區(qū)別2:74LS48控制端RBI可以不置數(shù)，而CC4511的控制端都要 置高電平才能正常工作。2.使用動態(tài)掃描譯碼驅(qū)動電路與普通的直接譯碼驅(qū)動電路相比有什么優(yōu)勢和不足？答：優(yōu)勢：使用普通的直接譯碼驅(qū)動電路一片芯片只能控制一個led顯示器，本實驗中有四個顯示器，就需要四片芯片，而使用動態(tài)掃描 譯碼驅(qū)動電路只需要一片芯片就可以控制四個顯示器，節(jié)省了芯片， 體現(xiàn)了實驗的節(jié)約原則。不足：使用動態(tài)掃描譯碼驅(qū)動電路需要的芯 片多，電路復雜，容易出錯。2如果希望將四位LED的動態(tài)掃描譯碼驅(qū)動電路改成八位 LED的，應 該怎樣修改設計？答：將控制電路改成用兩片74LS74相聯(lián)實現(xiàn)三個D觸發(fā)器級聯(lián)，接 收到

16、振蕩脈沖后，產(chǎn)生000111的信號，然后將譯碼驅(qū)動電路接受 控制電路輸出的信號，同時將自身的八個輸出信號分別連接到8片LED 的共陰極控制 LED 顯示器的工作狀態(tài) . 數(shù)據(jù)選擇器改為由四片 74LS151 構(gòu)成，其功能為八選一數(shù)據(jù)選擇器，調(diào)節(jié) 4 片 151 的 D0 到D7的高低電平，將會使LED分別顯示0到9不同數(shù)字。其余部分保 持不變。一、課程設計的任務或?qū)W年論文的基本要求：1、 根據(jù)小組選題結(jié)果，在教師指導下完成數(shù)字鐘搶答器 多位LED顯示器 動態(tài)掃描驅(qū)動電路設計，自主選擇、確定合理的設計方案，給出電路結(jié)構(gòu)和連線電路圖。2、領取器件，組裝、調(diào)試數(shù)字鐘 搶答器 多位LED顯示器動態(tài)掃描

17、驅(qū)動電 路。調(diào)試成功后請指導老師檢查電路，同時每人獨立完成答辯。3、按指導老師要求撰寫課程設計報告，繪出完整的電路圖。指導教師簽字：xx教研室主任簽字：XXXXXXX 年 XX 月 XX 日XXXX年 XX 月 XX 日二、進度安排：設計時間為一周。周一、周二查資料、完成led電路的整體方案設計并分析確定各單元電路, 對元器件進行選型。周三到周六組裝、調(diào)試led，進行實物檢查、設計答辯并完成設計報告。三、應收集資料及主要參考文獻：1 康華光電子技術(shù)基礎（第五版）高教出版社，2006.2 彭介華.電子技術(shù)課程設計指導.高教出版社，1997.3 謝自美.電子線路設計、實驗與測試（第三版）.華中科技

18、大學出版社，2006.4 汪學典.電子技術(shù)實驗.華中科技大學出版社，2006.四、課程設計（學年論文）摘要（中文）：摘要此電路應用了 CD4511芯片作為譯碼器實現(xiàn)了 LED動靜態(tài)顯示的基本原理。 電路原理簡單，價格低廉，可用于多位 LED顯示。七段LED顯示器也叫數(shù)碼管，它是由發(fā)光二極管組成的一個陣列， 常用的 LED顯示器用共陽極和共陰極兩種結(jié)構(gòu)。為了使顯示器能發(fā)光，并且顯示數(shù)碼， 需要加譯碼驅(qū)動電路，常用的譯碼驅(qū)動電路有靜態(tài)譯碼顯示和動態(tài)譯碼顯示。靜態(tài)譯碼顯示是指一個譯碼驅(qū)動電路驅(qū)動一個七段顯示器進行數(shù)碼顯示。動態(tài)譯碼顯示是指多個七段顯示器共用一個譯碼驅(qū)動電路，由掃描電路控制每個顯示器分

19、時進行顯示，每個顯示器按不同的時間輪流使用譯碼驅(qū)動電路。 從而使顯示電路 更加簡單。關鍵詞：LED CD4511譯碼顯示 顯示器五、課程設計（學年論文）摘要（英文）：bstractThe circuit apply to the LED tenden cy,the static dem on strati on basic prin ciple using decoder chip CD4511. The axiom of this circuit is convenien t,the cost is in expe nsive,available in more positi on LED

20、dem on strati on.Seve n sect ion of LEDm on itors also called the ni xietube is an array which s composed by the light emitter diode,the commonly used LEDmonitor has altogether the positive level and altogether the cloudy level two kinds of structures. In order to en able the mon itor to shi ne the

21、dem on strati on numerical code,needs to add the decoding actuation electric circuit,the com monly used decod ing actuati on electric circuit has two kin ds: static decod ing dem on strati on and dyn amic decodi ng dem on strati on. The static decod ing dim on strati on is refers to a decodi ng actuati on electric circuit to actuate a seve n-segme nt display to carry on the digital dem on strati on. But the dyn amic sca nning dem on stratio n is refers to many seve n-segme nt display to use in com mon a decod ing actuati on elect