數(shù)字顯示電路實驗報告

電子電工教學(xué)基地數(shù)字顯示電路實驗報告小組成員：102430091021110410221062一、實驗?zāi)康?.掌握基本門電路的應(yīng)用，了解用簡單門電路實現(xiàn)控制邏輯。2.掌握編碼，譯碼和顯示電路的設(shè)計方法。3.掌握用全加器，比較器設(shè)計電路的方法。二、設(shè)計任務(wù)及要求1.數(shù)字顯示電路操作面板：左側(cè)有16個按鍵，編號為0到15數(shù)字，面板右側(cè)有2個共陽7段顯示器，操作面板如圖所示。2.設(shè)計要求：當按下小于10的按鍵后，右側(cè)低位7段顯示器顯示數(shù)字，左側(cè)7段顯示器顯示0；當按下大于9的按鍵后，右側(cè)低位7段顯示器顯示個位數(shù)字，左側(cè)7段顯示器顯示1。若同時按下幾個按鍵，優(yōu)先級的順序是15到0。三、總電路框圖及原理圖總電路框圖如下譯碼顯示碼制轉(zhuǎn)換鍵盤編碼譯碼顯示碼制轉(zhuǎn)換鍵盤編碼總電路原理圖如下：四、設(shè)計思想及基本原理1.編碼電路本實驗要求有16個輸入，故采用兩片8線-3線優(yōu)先編碼器擴展為16線-4線的優(yōu)先編碼器。16線-4線編碼器輸入信號為~,低電平有效,而且的優(yōu)先權(quán)最高,的優(yōu)先權(quán)最低.由于7447譯碼器輸入為高電平有效，故將編碼器輸出通過與非門，經(jīng)過與非門后輸出為4位2進制反碼(即0000-1111).可用第一片的輸入端分別接~,第二片的~接~.顯然第一片的優(yōu)先權(quán)應(yīng)高于第二片,只有當~無信號時才允許第二片工作.因此,將第一片的選通輸出端和第一片的控制端相連,即可實現(xiàn)上述功能.2.碼制轉(zhuǎn)換電路根據(jù)設(shè)計的要求,顯示輸入應(yīng)為8421BCD碼,由于BCD碼是逢十進一，而四位二進制加法是逢十六進一，因此要在組間進位方式上加一個校正電路，可以采用加6的方法實現(xiàn).當小于9時直接輸入,當大于9時,將BCD碼加6(溢出后相當于減10)且十位進1.3.譯碼顯示電路將經(jīng)過編碼電路、碼制轉(zhuǎn)換電路得到的四位二進制經(jīng)顯示譯碼器，然后將顯示譯碼器的輸出與七段數(shù)字顯示器相連，即可顯示所要求的數(shù)字。由于采用7447顯示譯碼器，其輸出為低電平有效，因此采用共陽數(shù)碼管。五、元件介紹及單元電路的分析1.編碼電路編碼電路采用8線-4線優(yōu)先編碼器74LS148，由于實驗要求有16個輸入，故采用兩片8線-3線優(yōu)先編碼器擴展為16線-4線的優(yōu)先編碼器。16線-4線編碼器輸入信號為~，且優(yōu)先級依次降低.第一片的優(yōu)先權(quán)應(yīng)高于第二片,只有當~無信號時才允許第二片工作.因此,將第一片的選通輸出端和第一片的控制端相連.74LS148的管腳圖如下：其中為輸入端，低電平有效為輸出端（反碼輸出），為選通輸入端，為優(yōu)先擴展輸出端。2.碼制轉(zhuǎn)換電路由于要求輸出顯示BCD碼0~15，BCD碼是逢十進一，四位二進制加法是逢十六進一，因此要在組間進位方式上加一個校正電路，可以采用加6的方法實現(xiàn).當運算結(jié)果小于或等于1001時，BCD碼加法與四位二進制加法相同；當運算結(jié)果大于1001時，電路再加六。由于74LS148是低電平輸出有效，故需要通過與非門來實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換和加6修正信號的產(chǎn)生。74LS00管腳圖如下：74LS283管腳圖如下：上圖中,，分別為加數(shù)和被加數(shù)，為和數(shù)，為低位進位，為本位進位3.譯碼顯示電路將最后一個與非門的輸出、74LS283的輸出分別和顯示譯碼器的輸入相連，如上原理圖所示。即可實現(xiàn)共陽數(shù)碼管的0~15的輸出。為防止電流過大燒毀數(shù)碼管，在數(shù)碼管和電源之間加了一個限流電阻。74LS47管腳圖如下：上圖中A、B、C、D接收二進制碼輸入，分別驅(qū)動七段譯碼器的a~f段。六、測試結(jié)果分析及調(diào)試中故障分析最后得到的結(jié)果是：當按下小于10的按鍵后，右側(cè)低位7段顯示器顯示對應(yīng)的數(shù)字，左側(cè)7段顯示器顯示0；當按下大于9的按鍵后，右側(cè)低位7段顯示器顯示個位數(shù)字，左側(cè)7段顯示器顯示1。若同時按下幾個按鍵，優(yōu)先級別的順序是15到0。達到了設(shè)計的要求。本次在調(diào)試過程中遇到了不小的困難，由于本次實驗有較多的連線，很容易出錯。我們焊接好電路后，通電卻發(fā)現(xiàn)10-15能正確顯示，但是按下0-9的按鍵后，輸出一直為16，我們通過分析，如果高位的數(shù)碼管輸出為1，則與之相連的與非門輸出為1，經(jīng)過推理，鎖定問題應(yīng)該出在其中一片74LS00上，于是我們把重點放在該芯片上，經(jīng)過幾個小時的檢查（檢查斷路、短路以及導(dǎo)線有沒有連接錯誤等），最終發(fā)現(xiàn)該片74LS00管腳和電源之間出現(xiàn)了開路，改正電路后，按鍵8-15均能輸出正確的結(jié)果，但是按鍵0-7依然沒有輸出想要的結(jié)果。經(jīng)過分析，此時問題應(yīng)該出在另一片74LS00和74LS283，但是我們檢查了很久的電路，卻依然沒有發(fā)現(xiàn)問題。最后無意間發(fā)現(xiàn)了原來有一片74LS148和電源之間出現(xiàn)了斷路，經(jīng)過這么久的調(diào)試，終于得出了理想的結(jié)果，此時心里感覺真的很欣慰，我們的努力終于得到了回報！七、元件清單器件數(shù)量74LS2831個74LS1482個74LS002個74LS472個6腳自鎖開關(guān)16個300Ω電阻2個八、實驗總結(jié)及體會李景:這次實驗是一個綜合性的實驗，涉及編碼、譯碼、顯示等過程，通過這次實驗我對前幾次的組合電路實驗有了更深的理解，對數(shù)字電子技術(shù)在生活中的應(yīng)用有了更多的了解。這次實驗電路設(shè)計起來并不難，但是連接電路之后卻發(fā)現(xiàn)有太多的導(dǎo)線，很容易就出現(xiàn)了錯誤。這次焊接后的艱辛調(diào)試一方面說明了我們的動手能力不夠，另一方面也教會了我們調(diào)試的方法。首先，電路連線時要認真，爭取一次成功；再者，要注意有無虛焊、斷路、短路等問題；另外，調(diào)試的過程要和理論相結(jié)合，從理論分析找出可能出現(xiàn)錯誤的地方，然后重點檢查，這樣才能達到事半功倍的效果！陳昊飛：在本次實驗中，我與小組同學(xué)合作，完成了數(shù)字顯示電路的設(shè)計。從開始的設(shè)計電路，到布線，再到焊接，以及最后的調(diào)試，每一步都要認真仔細，否則很容易出現(xiàn)問題。完成實驗的時間超過了預(yù)期，電路圖看著并不復(fù)雜，但焊接過程卻并不容易，由于連線較多，導(dǎo)致很容易出現(xiàn)虛焊，短路等問題。焊接完成后調(diào)試時卻發(fā)現(xiàn)只有10到16能正常顯示。尋找問題的過程是令人頭疼的，我們逐一檢查了每個按鍵的連接，發(fā)現(xiàn)8和9按鍵有虛焊現(xiàn)象。重新焊接后，繼續(xù)測試，0到7仍不能正常顯示，我們很自然的想到了進位的問題，于是測試了Yex和Z3一路的輸出，將問題鎖定在74LS00和74LS283芯片上，最后終于發(fā)現(xiàn)了問題的所在，原來74LS00和74LS283沒有接Ucc。當數(shù)碼管成功顯示數(shù)字那一時刻，我真的很有成就感！總之，通過這次實驗我真真正正的學(xué)到了很多知識，提高了動手實踐能力，體會到了理論和實踐的差距。有了上學(xué)期模電實驗的基礎(chǔ)，這次實驗出現(xiàn)問題時，并沒有急躁。針對出現(xiàn)的問題，能夠通過冷靜的分析和測試發(fā)現(xiàn)問題的所在。當然我自身也有一些不足，知識也需要進一步學(xué)習(xí)，我會不斷努力，將這門學(xué)科理解的更加透徹。楊天鵬：這次實驗中，我主要總結(jié)了這么兩點：欲速則不達。開始的時候，我們覺得需要的導(dǎo)線會很多，要截取每個長度適合的導(dǎo)線會花費很多時間，所以就截了很多比最適長度要長一些的導(dǎo)線，結(jié)果就是板子的焊接面拱起了很多交錯復(fù)雜、長短不一的導(dǎo)線，這給我們后來檢查電路連接和糾錯的工作帶來了極大的困擾，我相信如果我們在一開始就認認真真的截線，從而將導(dǎo)線的布局做的簡潔明了一些，就不會花一整天的時間去查出幾個電路連接的錯誤了，所謂的磨刀不誤砍柴工。有時候，單一的思路反而會更好。在焊接電路的時候，我們是輪流進行焊接的，這造成的問題是思路可能會發(fā)生混亂，就是說，一個人接手時不知道別人焊接時布線的思路是怎樣的，然后他再按著自己的思路來布線，一來一回就給我們制造了不小的麻煩。如果再讓我重新焊一次這個板子