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预习报告
内容一
74LS194 芯片相关。
功能与真值表
| CP 时钟 | $\overline{Cr}$清零 | ${S_1}$ | ${S_0}$ | 工作状态 | $Q_A^+$ | $Q_B^+$ | $Q_C^+$ | $Q_D^+$ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| $\uparrow$ | 0 | X | X | 置零 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| $\uparrow$ | 1 | 0 | 0 | 保持 | $Q_A$ | $Q_B$ | $Q_C$ | $Q_D$ |
| $\uparrow$ | 1 | 0 | 1 | 右移 | $D_{SR}$ | $Q_A$ | $Q_B$ | $Q_C$ |
| $\uparrow$ | 1 | 1 | 0 | 左移 | $Q_B$ | $Q_C$ | $Q_D$ | $D_{SL}$ |
| $\uparrow$ | 1 | 1 | 1 | 并行送数 | $D_0$ | $D_1$ | $D_2$ | $D_3$ |
先给$\overline {Cr},S_1,S_0,D_{SL},D_{SR}$置位，再按 CP。
内容二
实现四节拍顺序脉冲发生器。
原理
- 利用 194 右移功能，实现「0」向右边移动；同时利用 JK 触发器翻转功能（J=1，K=1），控制 194 从右移变为并行送数，实现$1110\to0111$的变化。
- 如果没有先清零，194 的 S1 输入不确定，可能会出现输出 1111 的情况（CP 触发不变化），也可能是其他异常。
用 Proteus 设计电路图，并运行仿真
如图，$Q_0Q_1Q_2Q_3$的变化为
$0111\to1011\to1101\to1110\to0111\to\dots$
符合设计预期。
内容四
使用 74LS48 芯片显示学号 $17341163$，输出的信号中 6 是不含最上面一横的。
方法一：显示位置决定显示内容
原理
将 74LS194 接成四节拍顺序脉冲发生器，接入数码管位选通端 $\text{DIG}_1\dots\text{DIG}_4$ 同时也接入 $\text{DIG}_5\dots\text{DIG}_8$，注意 74LS194 的时钟接高频信号（1kHz），以使数码管同时显示 8 位数字。
用 Proteus 设计电路图，并运行仿真
方法二：显示内容决定显示位置
原理
用 1 只 74LS197（自动生成 8421 码），注意 74LS197 的时钟要接高频信号（1kHz），以使数码管同时显示 8 位数字；将生成 8421 码的低 3 位连入 74LS138（数据分配器）的 $S_0$、$S_1$、$S_2$ 端，$G_1$接高电平，$\overline{G_2A}$、$\overline{G_2B}$接低电平，输出 $Y_0$~$Y_7$ 选择接入数码管位选通信号接入，以使某一位固定显示某个数字。
用 Proteus 设计电路图，并运行仿真
内容五
用 8*8 点阵显示任一固定图形。
原理
8*8 点阵由 64 个发光二极管组成，当二极管所在位置的行电平为高，列电平为低时，相应的二极管就被点亮。与 7 段数码管结构比较可以看出，实验箱点阵每一行可以看成是一组共阳极数码管，每一列可以看成是一组共阴极数码管。
采用扫描式显示，即选择合适的扫描频率逐行（高电平选通）/逐列（低电平选通）设置每个二极管的亮灭，以达到点阵二极管「同时」亮灭，以显示指定图案效果。
真值表
要让点阵显示一个汉字「坎」。使用 74LS197+74LS138 实现逐列扫描。
| $Q_2$ | $Q_1$ | $Q_0$ | $R_1$ | $R_2$ | $R_3$ | $R_4$ | $R_5$ | $R_6$ | $R_7$ | $R_8$ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
Proteus 设计电路图并仿真
内容六（加分项）
用 Basys3 实验板实现 LED 数码管显示 8 位学号，使用开关切换前后 4 位的显示。
Vivado 设计电路图
端口映射
烧写到 Basys3 实验板上，检查效果
实验报告
内容三
在试验箱上实现节拍发生器。
原理
实验箱上数码管是共阴极，其位选通端 $\text{DIG}_1\dots\text{DIG}_8$ 均为低电平有效，所以可直接将节拍发生器的输出接入即可，不用再加非门。
实验箱上 74LS48 已与数码管连好，无须再连线。74LS48 只引出$A_3、A_2、A_1、A_0$四个引脚分别依次对应两个四位数码管的$P_{13}、P_{12}、P_{11}、P_{10}$和$P_{23}、P_{22}、P_{21}、P_{20}$作为数码管 BCD 码输入端。实验箱 7 段数码管已具备伪码灭灯功能，因此电路设计不涉及伪码灭灯。
启动节拍发生器时，应先清零，即将清零模拟开关放置在低电平，待清零置数后，清零模拟开关放置在高电平。
此外，由于没有非门，使用一片 74LS86（异或）一端接高电平实现。
内容五
如图，在实验箱上显示了一个汉字「坎」。
真值表及电路设计均已在预习报告中完成。
由于汉字构造较字母或者数字复杂一些，设计电路中需要 3~4 片 74LS20（四输入与非），二实验箱上只有两个，于是使用 74LS86（异或）、74LS00（双输入与非）组合实现。
实验心得与体会
- 在点阵显示「坎」的实验中，接线较为复杂，而刚接完时只有第一列灯亮，经过排查发现是 74LS197 清零端接错。锻炼了自己接线的熟练度，并学会逐步排查电路故障。
- 由于实验箱上非门和四输入与非门的数量不够，使用了 74LS86（异或）和 74LS00（双输入与非门）代替，学会在找不到原有元件下如何利用其它元件组合来达到预期效果。