數(shù)電課程設(shè)計(jì)--脈沖按鍵電話顯示器

1、脈沖按鍵電話按鍵顯示器一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1設(shè)計(jì)一個具有八位顯示的電話按鍵顯示器；2能準(zhǔn)確反映按鍵數(shù)字；3顯示器顯示從低位向高位前移，逐位顯示，最低位為當(dāng)前輸入位；4重按鍵時，能首先清除顯示；5摘下話機(jī)后才能撥號有效，掛機(jī)后熄滅顯示。二、方案設(shè)計(jì)與論證該設(shè)計(jì)分為輸入電路，脈沖產(chǎn)生電路，編碼電路，移位電路，顯示電路和主控制電路這幾部分組成。用1個開關(guān)模擬話機(jī)被摘下與掛機(jī)2種狀態(tài)，用1個按鍵表示清除數(shù)字重新再按，用9個按鍵分別代表09的數(shù)字輸入。當(dāng)在摘下話機(jī)的狀態(tài)下按下09中的其中一個按鍵時，用編碼器對輸入信號進(jìn)行編碼，輸出四位BCD碼。然后四位BCD碼輸入到第一個移位鎖存器中，當(dāng)有脈沖輸入時，鎖存

2、器中的四位BCD碼輸入到第二個移位鎖存器中，同時也輸入到數(shù)碼管驅(qū)動器中，驅(qū)動數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字。再按下一個數(shù)字按鍵時，產(chǎn)生一個脈沖，第二個鎖存器中的四位BCD碼輸入到第三個移位鎖存器中，同時也輸入到數(shù)碼管驅(qū)動器中，驅(qū)動數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字。以此類推。電路原理框圖：主控電路脈沖產(chǎn)生電路輸入電路移位電路顯示電路編碼電路三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算輸入電路與脈沖產(chǎn)生電路： 當(dāng)有按鍵被按下時，只有那個輸入為0，其余都為1，同時產(chǎn)生一個脈沖。2 編碼電路：74LS147能將輸入的9個信號轉(zhuǎn)成四位BCD碼。下圖是74LS147功能表：INPUTSOUTPUTS123456789DCBA1111111111

3、111xxxxxxxx00110xxxxxxx010111xxxxxx0111000xxxxx01111001xxxx011111010xxx0111111011xx01111111100x01111111110101111111111103 移位電路：一共由8個74LS194組成，能將四位BCD碼輸入到第一個74LS194，并在有上升沿信號到來時把數(shù)據(jù)輸出給下一個移位寄存器與數(shù)碼管驅(qū)動器。一直移到第八個74LS194。移位寄存器74LS194，它是4位雙向移位寄存器，最高時鐘頻率為36MHZ。它具有并行輸入、并行輸出，左移和右移的功能。這些功能均能通過模式控制端M0、M1來控制。詳見下表：M

4、0M1功能00保持01右移10左移11并行置數(shù)在ABCD端送入4位二進(jìn)制數(shù)，并使M0=M1=1時，該4位二進(jìn)制數(shù)同時并行輸入至寄存器。當(dāng)CP到來后，在CP上升沿的作用下，4位二進(jìn)制數(shù)并行輸出；若M1=0，M0=1時，則該4位二進(jìn)制數(shù)被串行送入到右移數(shù)據(jù)輸入端D，在CP上升沿作用下，同步右移；若M=1，M=0，數(shù)據(jù)同步左移；若M=M=0，寄存器保持。下圖是74LS194集成塊的功能表：輸入輸出功能CRM1M2CPDSLDSRD0D1D2D3Q0Q1Q2Q30XXXXXXXXX0000清零1XX0XXXXXXQ00Q10Q20Q30保持111XXd0d1d2d3d0d1D2D3送數(shù)101X1XXX

5、X1Q0nQ1nQ2n右移101X0XXXX0Q0nQ1nQ2n右移1101XXXXXQ1nQ2nQ3n1左移1100XXXXXQ1nQ2nQ3n0左移100XXXXXXXQ00Q10Q20Q30保持d0d3D0D3端的穩(wěn)態(tài)輸入電平Q00、Q10、Q20、Q30規(guī)定穩(wěn)態(tài)輸入條件建立前Q0、Q1、Q2、Q3的電平Q0n、Q1n、Q2n、Q3n時鐘上升沿 前Q0.Q1.Q2.Q3的電平4 顯示電路：這里我用的是74LS248,。74LS248是BCD碼七段譯碼器兼驅(qū)動器。其外引線排列圖見上圖所示。 74LS248具有以下特點(diǎn)：（1） 消隱（滅燈）輸入BI低電平有效。當(dāng)BI=0時，不論其余輸入狀態(tài)如

6、何，所有輸出為零，數(shù)碼管七段全暗，無任何顯示?？捎脕硎癸@示的數(shù)碼閃爍，或與某一信號同時顯示。譯碼時，BI=1。（2） 燈測試（試燈）輸入LT低電平有效。當(dāng)LT=0（BI/RBO=1）時，無論其余輸入為何狀態(tài)，所有輸出為1，數(shù)碼管七段全亮，顯示數(shù)字為8?？捎脕頇z查數(shù)碼管、譯碼器有無故。譯碼時，LT=1。（3） 脈沖消隱（動態(tài)滅燈）輸入RBI=1時，對譯碼無影響；當(dāng)BI=LT=1時，若RBI=0，輸入數(shù)碼是十進(jìn)制零時，七段全暗，不顯示，輸入數(shù)碼不為零，則照常顯示。在實(shí)際使用中有些零是不顯示的，如.中的百位的零可以不顯示；若百位為零且不顯示，則十位的零也可不顯示；小數(shù)點(diǎn)后第二位的零，不考慮有效位時也

7、可不顯示。這些可不顯示的零稱為冗余零。脈沖消隱輸入RBI，可使冗余零消隱。（4）脈沖消隱（動態(tài)滅燈）輸出RBI與消隱輸入BI共用一個管腳，當(dāng)它作輸出端時，與RBI配合，共同使冗余零消隱。以三位十進(jìn)制數(shù)為例。十位的零是否要顯示，取決于百位是否為零，有否顯示，這就要用RBO進(jìn)行判斷，在RBI和A全為零時，RBO，否則為。百位為零，且RBI（百位被消隱），則百位RBO和十位RBI，使十位的零被消隱，其余數(shù)碼照常顯示。若百位不為零，或未使零消隱，則百位的RBO和十位的RBI全為，使十位的零不具備消隱條件，而與其它數(shù)碼一起照常顯示。74LS164是8位邊沿觸發(fā)式移位寄存器，串行輸入數(shù)據(jù)，然后并行輸出。數(shù)

8、據(jù)通過兩個輸入端（DSA 或 DSB）之一串行輸入；任一輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數(shù)據(jù)輸入。兩個輸入端或者連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，一定不要懸空。時鐘 (CP) 每次由低變高時，數(shù)據(jù)右移一位，輸入到 QA， QA是兩個數(shù)據(jù)輸入端（A和 B）的邏輯與，它將上升時鐘沿之前保持一個建立時間的長度。其功能表如下：電路在數(shù)碼管驅(qū)動器和數(shù)碼管間接排阻以減少電流。用74LS164的輸出接在數(shù)碼管驅(qū)動器的滅燈端來控制數(shù)碼管的開關(guān)。將四位BCD碼輸入到數(shù)碼管驅(qū)動器中使數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字。5 主控電路：用按鍵J11來清除數(shù)字重按，用開關(guān)J12的打開與關(guān)閉來表示話機(jī)被摘下與掛機(jī)2種

9、狀態(tài)。當(dāng)J11按下時，所有移位鎖存器中的數(shù)清零，所有數(shù)碼管熄滅。當(dāng)J12接1時，無論怎么按數(shù)字鍵，數(shù)碼管全都不亮，只有當(dāng)J12接0時才能正常輸入數(shù)字并顯示。四、總電路工作原理及元器件清單1總原理圖2 電路完整工作過程描述（總體工作原理）先把開關(guān)J12接0，然后按下數(shù)字按鍵進(jìn)行輸入。輸入的信號經(jīng)過74LS147編碼輸出四位8421BCD碼，取反后輸入到第一個74LS194。當(dāng)數(shù)字按鍵產(chǎn)生的脈沖進(jìn)入74LS194后，第一個74LS194中的四位BCD碼輸出到第二個74LS194的輸入端和74LS248的輸入端。四位BCD碼經(jīng)過74LS248變成7個2進(jìn)制信號輸入到數(shù)碼管中使之顯示相應(yīng)的數(shù)字。再按下

10、第二個數(shù)字按鍵時，又產(chǎn)生一個新的四位BCD碼輸入到第一個74LS194中。此時第二個74LS194中存有第一次的BCD碼，第一個74LS194中有第二次的BCD碼。再來一個脈沖，BCD碼經(jīng)過74LS248譯碼使數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字。其后的各位輸入也一樣。而當(dāng)按下J11或J12接1時，數(shù)碼管全部關(guān)閉，各74LS194和74LS164中的值都清零。3元件清單元件序號型號主要參數(shù)數(shù)量備注J1PB_DPST觸點(diǎn)開關(guān)11J12SPDT雙端閘刀開關(guān)1U1774LS14710線-4線優(yōu)先編碼器1U1874LS214輸入端與門3U2174LS04非門6U1174LS194并入并出移位寄存器8R1RPACK25

11、0排阻8U574LS248共陰7段數(shù)碼管譯碼驅(qū)動器8U3374LS164串入并出移位寄存器1U3574LS092輸入端與門1U25SEVEN_SEG_COM7段共陰極數(shù)碼管85、 仿真調(diào)試與分析1數(shù)字的輸入：2清零與再輸入：J11按下后清零。 3掛機(jī)后數(shù)碼管全熄滅，輸入無效：J12接1后數(shù)碼管全滅。J1和J3分別被按下也沒有顯示。6、 結(jié)論與心得在這次的課程設(shè)計(jì)中，使我對于書上的知識有了進(jìn)一步的了解，使我的動手能力有了很大的提高。在查找資料的時候，我覺得好象還是蠻簡單的，但在一實(shí)際動手后，才發(fā)現(xiàn)并沒有想象中的簡單。我們不光只是掌握課堂上學(xué)過的東西，還得學(xué)會靈活應(yīng)用才可以。這次課程設(shè)計(jì)主要還是讓我們活學(xué)活用自己的數(shù)電知識，使我更加熟悉了數(shù)字電路，對串入并出移位寄存器74LS164、雙向移位寄存器74LS194、10線-4線優(yōu)先編碼器74LS147、七段顯示譯碼器74LS