ASCII碼鍵盤編碼電路設(shè)計(jì)

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 別： 2012屆 指導(dǎo)教師： 廖曉緯 電子工程學(xué)院制2015年5月29日18 / 20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44.4 74LS183芯片參數(shù)及工作原理64.5 74LS32芯片參數(shù)及工作原理85.ASCII碼鍵盤編碼設(shè)計(jì)方案實(shí)施9

2、5.1 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135.6系統(tǒng)整體電路圖146.ASCII碼電路設(shè)計(jì)仿真147.課程設(shè)計(jì)心得178. 附錄178.1器件清單17ASCII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)

3、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)?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（

4、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；6590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)，

5、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UL = 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),I0I7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，OE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

6、EI 選通輸入端(低電平有效)A0、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。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（FAB，F(xiàn)

7、AB，F(xiàn)AB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FAB，F(xiàn)AB，F(xiàn)AB連接到高位級(jí)相應(yīng)的輸入AB、AB、AB，并使低位級(jí)的AB為高電平。引出端符號(hào)A0A3 字A輸入端B0B3 字B輸入端AB AB 級(jí)聯(lián)輸入端AB AB 級(jí)聯(lián)輸入端AB AB 級(jí)聯(lián)輸入端FAB A等于B輸出端FAB A大于B輸出端FAB A小于B輸出端圖三 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，B1A0，B0ABABA=BABABA=BA3>B3XXXXXXHLLA3<B3XXXXXXLHLA3=B3A2B2XXXXXHLLA3=B3A2<B2XXXXXL

8、HLA3=B3A2=B2A1=B1XXXXHLLA3=B3A2=B2A1=B1XXXXLHLA3=B3A2=B2A1=B1A0B0XXXHLLA3=B3A2=B2A1=B1A0B0XXXLHLA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0HLLHLLA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0LHLLHLA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0LLHLLHA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0XXHLLHA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0HHLLLLA3=B3A2=B2A1=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

9、作原理圖四 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 1COn1、2COn1 進(jìn)位輸出端1F、2F 和輸出端。輸入輸出CInBAF2COn1LLLLLLLHHLLHLHLLHHLHHLLHLHLLLHHHLLHHHHHHH =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

10、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，Y為輸出端，GND為電源負(fù)極，VCC為電源正極。圖五 74LS32引腳圖ABY000011101111表四 74ls32真值表5.ASCII碼鍵盤編碼設(shè)計(jì)方案實(shí)施5.1 總設(shè)計(jì)方案1方框圖2高位低位000001010011100101110111000    、H    hP    pX    xSP   NUL( 

11、   BS0 DEL8   CAN001A    aI     iQ    qY    y!   SOH)    HT1   DC19    EM010B    bJ    jR    rZ    z“ 

12、60; STX*    LF2   DC2:   SUB011C    cK    kS    s    #   ETX+    VT3   DC3;   ESC100D    dL    lT    t  &

13、#160; |$   EOT    FF4   DC4<    FS101E    eM     mU    u    %   ENQ-     CR5   NAK=   GS110F    fN      nV&

14、#160;   v    &   ACK.    SO6   SYN>    RS111G    gO    oW    w_   DEL,   BEL/    SI7   ETB?   US 設(shè)計(jì)一個(gè)鍵盤，共有8*8=64個(gè)鍵，在外加

15、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。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)XXX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

16、仿真分析能力。5.2控制電路部分的實(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)DSWPK_8開關(guān)來控制信號(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，GND接地。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

17、碼器的前六個(gè)輸入端，U2第5個(gè)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

18、正確的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。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

19、。輸出端采用小燈泡來顯示輸入鍵的標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼，當(dāng)小燈泡亮?xí)r說明是1，而當(dāng)小燈泡不亮?xí)r則為0.表六 元器件清單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，通過優(yōu)先編碼器編出來的是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 鍵時(shí)，只有X1燈亮，表示的是64，即“”，當(dāng)按下Shift鍵時(shí)，X1、X2燈亮，表示的是96，即“、”。圖十一 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