ASCII碼鍵盤編碼電路設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、成績(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目： ASCII碼鍵盤編碼電路設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號(hào):1214030301系別：電子工程學(xué)院專業(yè)：通信工程屆另【J：2012 屆指導(dǎo)教師：廖曉緯電子工程學(xué)院制2015年5月29日目錄1. 緒論 . 23. 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介與要求 23.1 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 33.2 設(shè)計(jì)要求 34. ASCII 碼鍵盤編碼設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)方案制定 34.1 74LS148D 芯片參數(shù)及工作原理 34.2 74LS04D 芯片參數(shù)及工作原理 44.3 74LS85D 芯片參數(shù)及工作原理 54.4 74LS183 芯片參數(shù)及工作原理 64.5 74LS32 芯片參數(shù)及工作原理 75. ASCII 碼鍵盤編碼設(shè)計(jì)

2、方案實(shí)施 . 95.1 總設(shè)計(jì)方案 95.2 控制電路部分的實(shí)現(xiàn) 105.3 結(jié)果的高兩位進(jìn)行準(zhǔn)確修正的實(shí)現(xiàn) 115.4 輸出電路部分 125.6 系統(tǒng)整體電路圖 136. ASCII 碼電路設(shè)計(jì)仿真 137. 課程設(shè)計(jì)心得 168. 附錄 168.1 器件清單 16ASCII 碼鍵盤編碼電路設(shè)計(jì)學(xué)生 : 陳功指導(dǎo)老師 : 廖曉緯電子工程學(xué)院 12 級(jí)通信工程1. 緒論ASCII 碼是目前計(jì)算機(jī)中用得最廣泛的字符集及其編碼，是由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局 （ANSI） 制定的 ASCII 碼（ American Standard Code for Information Interchange，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信

3、息交換碼），它已被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）定為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，稱為ISO 646 標(biāo)準(zhǔn)。適用于所有拉丁文字字母， ASCII 碼有7位碼和 8位碼兩種形式。因?yàn)?1位二進(jìn)制數(shù)可以表示（ 21=） 2種狀態(tài)： 0、1；而 2位二進(jìn)制數(shù)可以表示 （ 22） =4 種狀態(tài)： 00、 01、10、11；依次類推， 7 位二進(jìn)制數(shù)可以表示（ 27=） 128 種狀態(tài)，每種狀態(tài)都唯一地編為一個(gè) 7 位的二進(jìn)制碼，對(duì)應(yīng)一個(gè)字符（或控制碼）， 這些碼可以排列成一個(gè)十進(jìn)制序號(hào) 0127。所以，7位ASCII碼是用七位二進(jìn)制數(shù)進(jìn) 行編碼的，可以表示 128個(gè)字符。第032號(hào)及第127號(hào)（共34個(gè)）是控制字符或通訊專用字

4、符，如控制符：LF（換 行）、CR（回車）、FF （換頁(yè)）、DEL（刪除）、BEL（振鈴）等；通訊專用字符：SOH （文頭）、EOT（文尾）、ACK（確認(rèn)）等；第33126號(hào)（共94個(gè)）是字符，其中第 4857號(hào)為 09十個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字； 65 90 號(hào)為 26 個(gè)大寫英文字母， 97122號(hào)為 26個(gè)小寫英文字母， 其余為一些標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、 運(yùn)算符號(hào)等。2. 內(nèi)容摘要本次課程設(shè)計(jì)共有 8*8=64個(gè)鍵，在外加兩個(gè)控制鍵 Shift 鍵和 Ctrl 鍵的作用下， 共完成 128 個(gè)鍵的 ASCII 碼輸出。 其中， Shift 鍵為英文大小寫字母及其它符號(hào)控制 鍵。 Ctrl 鍵為文字符號(hào)（也稱控制

5、符號(hào)）和字符控制符 。本次試驗(yàn)的 ASCII 碼輸出 , 用與該 ASCII 碼編碼相應(yīng)的燈泡表示。3. 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介與要求3.1設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介ASCII鍵盤編碼電路的任務(wù)是把鍵盤上所按下之按鈕產(chǎn)生的開關(guān)信號(hào)，編成一個(gè)對(duì)應(yīng)的ASCII代碼從輸出端輸出。3.2設(shè)計(jì)要求用若干數(shù)字芯片和燈泡實(shí)現(xiàn)按下某一按鈕，輸出對(duì)應(yīng)的ASCII代碼。主要技術(shù)指標(biāo)：（1）外接電源：UO =12V（2）燈泡工作電壓 U=6V（3）燈泡功率W=1W4. ASCII碼鍵盤編碼設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)方案制定4.1 74LS148D芯片參數(shù)及工作原理|l6jHI11| 13| |12n|io|AA占占A£OGS321打r-C4AO36

6、7EtA2AlYYYYY丄| 2 |367 I 4dlSN74LS148(TOPOUTPUTS1訊戶UTSOUTPUT0AOA2INPUTSOUTPUTSAl GNUEO GS圖一 74LS148D芯片管腳圖74ls148優(yōu)先編碼器管腳功能介紹:16腳的集成芯片，電源是VCC（16）GND（8）,I017為輸入信號(hào)，A2,A1,A0為三位二進(jìn)制編碼輸出信號(hào)，IE是使能輸入端，0E是使 能輸出端，GS為片優(yōu)先編碼輸出端0-7編碼輸入端（低電平有效）芯片管腳El選通輸入端（低電平有效）AO、A1、A2三位二進(jìn)制編碼輸出信號(hào)即編碼輸出端（低電平有效）GS片優(yōu)先編碼輸出端即寬展端（低電平有效）EO選通

7、輸出端，即使能輸出端4.2 74LS04D芯片參數(shù)及工作原理74LS04 是6非門（反相器）他的工作電壓5V,他的內(nèi)部含有6個(gè)coms反相器,74LS04的作用就是反相把1變成0。1r1皿>A12呂T11闿A訕| |1-C>-14>*L>e-1?3-1丁XITfJL3"半AlVIC圖二74LS04D芯片管腳圖輸入輸出ABY低電平低電平低電平低電平高電平低電平高電平低電平低電平高電平高電平高電平表一 74LS04D芯片功能表4.3 74LS85D芯片參數(shù)及工作原理可進(jìn)行二進(jìn)制碼和 BCD碼的比較，對(duì)兩個(gè) 4位字的比較結(jié)果由三個(gè)輸出端（FA>B, FA= B

8、, FAV B=輸出。將若干85級(jí)聯(lián)可比較較長(zhǎng)的字，此時(shí)低級(jí)位的FA> B, FA= B, FAV B連接到高位級(jí)相應(yīng)的輸入A> B、A= B、AV B,并使低位級(jí)的 A= B為高電平。引出端符號(hào)A0- A3字A輸入端B0- B3字B輸入端A> B A > B級(jí)聯(lián)輸入端A= B A = B級(jí)聯(lián)輸入端AV B A V B級(jí)聯(lián)輸入端FA= B A等于B輸出端FA> B A大于B輸出端FAV B A小于B輸出端數(shù)據(jù)輸入B3匚1 16J VCC級(jí)聯(lián)輸入2ISJ A3級(jí)聯(lián)輸入a=bC3 s 14o2B2級(jí)聯(lián)輸入A>fiP4 S 13:A2輸 Lil A>B C5

9、122 Al輸出A=B匚6HJ Bl輸!I|A<b£7101 AOGND匚8J BO圖三74LS85D芯片引腳及其功能圖比較輸入級(jí)聯(lián)輸入輸出A3, B3A2, B2A1, B1AO, B0ABA BA=BA BA BA=BA3>B3XXXXXXHLLA3<B3XXXXXXLHLA3=B3A2B2XXXXXHLLA3=B3A2<B2XXXXXLHLA3=B3A2=B2A仁B1XXXXHLLA3=B3A2=B2A仁B1XXXXLHLA3=B3A2=B2A仁B1AOBOXXXHLLA3=B3A2=B2A仁B1A0 BOXXXLHLA3=B3A2=B2A仁B1A0=B

10、0HLLHLLA3=B3A2=B2A仁B1A0=B0LHLLHLA3=B3A2=B2A仁B1A0=B0LLHLLHA3=B3A2=B2A仁B1A0=B0XXHLLHA3=B3A2=B2A仁B1A0=B0HHLLLLA3=B3A2=B2A仁B1A0=B0LLLHHLH= 高電平L=低電平x=不定表二74LS85D芯片功能表4.4 74LS183芯片參數(shù)及工作原理1A11 Vcc網(wǎng)213ZA1B12iCn411jeCn1Cn+ll510ISCnti1珥59NCGND7|2e圖四74LS183D芯片引腳圖1A、1B 2A 2B運(yùn)算數(shù)輸入端1CIn、2 CIn進(jìn)位輸入端1C0n 1、2C0n 1進(jìn)位輸

11、出端仆、2F和輸出端。輸入輸出CInBAF2C0n+ 1LLLLLLLHHLLHLHLLHHLHHLLHLHLLLHHHLLHHHHHHH =高電平L=低電平表三74LS183芯片功能表4.5 74LS32芯片參數(shù)及工作原理74LS32是四2輸入或門，常用在各種數(shù)字電路以及單片機(jī)系統(tǒng)中。表達(dá)式為：Y=A+B引腳排列圖管腳功能：左下1-1A，2-1B，3-1Y ； 4-2A，5-2B，6-2Y ； 7-GND;右起：右上 8-3Y，9-3A，10-3B ； 11-4Y，12-4A，13-4B ； 14-VCC其中A, B為輸入端，丫為輸出端，GN助電源負(fù)極，VCC為電源正極5. ASCII碼鍵盤

12、編碼設(shè)計(jì)方案實(shí)施 5.1總設(shè)計(jì)方案1方框圖2設(shè)計(jì)一個(gè)鍵盤，共有8*8=64個(gè)鍵，在外加兩個(gè)控制鍵Shift鍵和Ctrl鍵的作用 下，共完成128個(gè)鍵的ASCII碼輸出。其中，Shift鍵為英文大小寫字母及其它符號(hào) 控制鍵。Ctrl鍵為文字符號(hào)（也稱控制符號(hào)）和字符控制符。咼000001010011100101110111位低位000HPXSP(08、hpxNULBSDELCAN001AIQY!)19aiqySOHHTDC1EM010BJRZa*2bjrzSTXLFDC2SUB011CKS#+3cksETXVTDC3ESC100DLT$4<dlt|EOTFFDC4FS101EMmU%-5=

13、euENQRCNAKGS110FNVA&6>ASRfnvCKSOYNS111GOW/7?gowDELBELSIETBUS表五開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生的編碼表在選擇仿真軟件時(shí)我選擇了 multisim12仿真軟件。因?yàn)镸ultisim提煉了 SPICE 仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣無(wú)需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分 析新的設(shè)計(jì)，更適用于電子學(xué)教育。Multisim 是美國(guó)國(guó)家儀器（NI）有限公司推出的以 Windows為基礎(chǔ)的仿真工具， 適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路 硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。5.2控制電路部分的

14、實(shí)現(xiàn)圖六ASCII碼鍵盤電路輸入控制部分如上圖1,此部分采用兩個(gè)DSWPKJ開關(guān)來(lái)控制信號(hào)的輸入。其中上邊的開關(guān)控 制八列即ASCII碼高三位，下邊的開關(guān)控制八行即 ASCII碼低三位。74LS148D即優(yōu) 先編碼器主要是對(duì)輸入進(jìn)行編碼，由于此編碼器是低電平有效故需要反相器。采用四個(gè)74LS04D即六反相器對(duì)74LS148D的輸入與輸出進(jìn)行電平的轉(zhuǎn)換，即高低電平的轉(zhuǎn) 換。將U1、U2反相器和U5編碼器的VCC接12V, GN處地。U1的六個(gè)輸入端依次接 到開關(guān)的前六個(gè)代表著前六列，U2第5個(gè)和第6個(gè)輸入端接到開關(guān)的后兩個(gè)代表著 后四列。U1的六個(gè)輸出端接到U5即編碼器的前六個(gè)輸入端，U2第5個(gè)

15、和第六個(gè)輸出 端接到U5即編碼器的后兩個(gè)輸入端。將 U5編碼器的三個(gè)輸出端接到 U2反相器前三個(gè)輸入端，至此U2反相器前三個(gè)輸出端就是未修正的列 ASCII碼。下面的U3 U4 反相器和U6編碼器的行接法與列接法類似。5.3高位修正電路當(dāng)按下某鍵時(shí)，會(huì)顯示該設(shè)計(jì)鍵盤的高檔鍵的 ASCII碼，對(duì)比本編碼與標(biāo)準(zhǔn)ASCII 碼編碼表可知，本編碼的前四列高檔字符比標(biāo)準(zhǔn) ASCII碼小64( 1000000B)，抵擋字 符比標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼小96( 1100000B)；后四列高檔字符跟標(biāo)準(zhǔn) ASCII碼相同，而抵擋 字符比標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼大32(100000B)。因此在編碼后需要對(duì)編碼值進(jìn)行修訂得到正確

16、的ASCII碼。而當(dāng)按下這兩個(gè)外加鍵時(shí)，會(huì)顯示出相應(yīng)的抵擋鍵的ASCII碼U14U15AU1AXIU2A74LS1S2DX?iLJlLAX3 VU4AX4圖七實(shí)現(xiàn)shift鍵和Ctrl鍵的部分電路當(dāng)不按下Shift時(shí)對(duì)鍵盤上的前四列上檔字符需要使用加法器對(duì)其高位加1000B,當(dāng)按住shift時(shí)要輸出低檔字符的ASCII需要使用加法器對(duì)其高位加上1100B對(duì)鍵盤的后四列，其上檔字符的編碼正好等于標(biāo)準(zhǔn) ASCII碼無(wú)需處理，當(dāng)按 住Ctrl輸出其下檔字符時(shí)，由于其編碼比 ASCII碼大32,需要對(duì)其高位減去100B, 即加上1100B （100B的補(bǔ)碼），電路圖實(shí)現(xiàn)如上。5.4輸出電路部分U1已皿

17、LJ4A74L31B3D74LS183D皿74LS1B3D圖八ASCII碼鍵盤電路輸出部分輸出電路部分采用74LS183D譯碼器，連接燈泡。輸出端采用小燈泡來(lái)顯示輸入鍵的標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼，當(dāng)小燈泡亮?xí)r說(shuō)明是1,而當(dāng)小燈泡不亮?xí)r則為0.表六兀器件清單5.6系統(tǒng)整體電路圖圖九整體電路圖6.ASCII碼電路設(shè)計(jì)仿真圖十仿真電路初始狀態(tài)實(shí)驗(yàn)總體電路圖如下所示，當(dāng)打開仿真按鈕，由于所有的開關(guān)都置零，通過(guò)優(yōu)先編碼器編出來(lái)的是000000,此時(shí)X1燈會(huì)亮，這是初始狀態(tài)。進(jìn)入測(cè)試后，例如，列線的開關(guān)表示為 0時(shí)，行線的開關(guān)也為0時(shí)，選擇了鍵盤 設(shè)計(jì)中的有第一行第一列，即編碼為 000000,當(dāng)不按Shift鍵

18、時(shí)，只有X1燈亮，表 示的是64,即“ ，當(dāng)按下Shift鍵時(shí)，XI、X2燈亮，表示的是96，即“、”。圖一仿真電路閉合shift鍵又如：當(dāng)列線的開關(guān)表示5，行線的開關(guān)表示0，即選擇了鍵盤設(shè)計(jì)中的第一行 第五列，即編碼為100000,當(dāng)不按Ctrl鍵時(shí)，X2燈亮，表示的是32,即“ SP',當(dāng)按下Ctrl鍵時(shí)，所有的燈都不亮，表示的是 0即“ NUL圖十二 仿真電路表示出 5列1行ASCII碼圖十三 仿真電路表示出5列1行（行高位）ASCII碼7.課程設(shè)計(jì)心得通過(guò)這次ASCII碼鍵盤編碼電路設(shè)計(jì)，我在知識(shí)方面進(jìn)一步的掌握了 74LS148 74LS04 74LS85 74LS183芯片的主要參數(shù)和功能，并能熟練的運(yùn)用它們。在此課程 設(shè)計(jì)中我學(xué)到很多知識(shí)和技能，學(xué)會(huì)了使用軟件Multisim12，并讓我對(duì)以前所學(xué)的電路和數(shù)電知識(shí)有了更深層次的理解與鞏固。增強(qiáng)了我在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)搜集、查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料并組織材料的綜合能力。對(duì)于電路設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)：通過(guò)這次電路設(shè)計(jì)，讓我了解到在設(shè)計(jì)電路時(shí)，首先要對(duì) 設(shè)計(jì)的電路有一個(gè)宏觀的認(rèn)識(shí)，清楚設(shè)計(jì)的電路需要有哪些功能，了解元器件的特性 后再進(jìn)行元器件的篩選。之后解決設(shè)計(jì)電路中遇到的難題，例如如何對(duì)結(jié)果的高兩位 進(jìn)行準(zhǔn)確的修正。最后對(duì)設(shè)計(jì)完