译码显示电路 wu-kan

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$0XX置零0000
$\uparrow$100保持$Q_A$$Q_B$$Q_C$$Q_D$
$\uparrow$101右移$D_{SR}$$Q_A$$Q_B$$Q_C$
$\uparrow$110左移$Q_B$$Q_C$$Q_D$$D_{SL}$
$\uparrow$111并行送数$D_0$$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

  1. 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。
  2. 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

um4A7yLHgMQsK2pOrzCoc9bv1w

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

tmD4AhiyXjnclLWq8Q2HY5MBv7

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

UrsIBm2fTX8oZeEvb3KjzMLhWk

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$
00000100010
00101111100
01000100100
01100010010
10001100100
10100111000
11000100100
11100110010

Proteus 设计电路图并仿真

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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

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端口映射

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烧写到 Basys3 实验板上,检查效果

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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。

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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。

这里写图片描述

实验心得与体会

  1. 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。
  2. 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。