实验四--译码显示电路

中山大学学院：数据科学与计算机学院实验题目：译码显示电路一、实验目的1.掌握中规模集成译码器的逻辑功能和使用方法2.熟悉数码管的使用二、实验仪器及器件74LS48,74LS194,74LS73，74LS00，74LS197,74LS138,以及各种门电路三、实验原理1.数码显示译码器BCD码七段译码驱动器-----74LS48，用来驱动共阴极LED数码管。2.扫描式显示利用数码管的余辉效应和人眼的视觉暂留效应，虽然在某一时刻只有一个数码管在显示，但人眼看到的是多个数码管“同时”被点亮的效果。由选通信号控制多路开关，先后送出（由高位到低位或由低位到高位）一位十进制的BCD码3.四节拍发生器扫描显示要求数码管按先后顺序显示。这就要求如图所示的选通信号。通常该类型的信号称为节拍信号。图中74LS194为移位寄存器。它具有左移、右移，Cr反S1S0工作状态0XX置零100保持101右移110左移111并行送数并行送数、保持及清除等五项功能。其引脚图如图（六）所示。其中Cr为清除端，CP为时钟输入端，S0、S1为状态控制端，DSR为右移数据串行输入端，DSL为左移数据输入端，D0、D1、D2、D3位并行数据输入端，QA、QB、QC、QD为数据输出端。节拍发生器工作开始时，必须首先进行清零。当Cr负脉冲过后QA、QB、QC、QD全为零。JK触发器Q=1，因而S1=S0=1，实现并行送数。当第一个脉冲的上升沿到达后，置入0111，CP下降沿到达后Q=0，即S1=0，S0=1，实现右移功能。在CP作用下输出依次为1011，1101，1110，第四个CP下降沿到达后又使Q=1，实现第二个循环。四、实验内容1.使用74LS194,74LS73，74LS48，基础逻辑门和两个四联装的共阴极数码管，实现本人学号的显示。(本人学号为15352316)解题思路：通过74LS194作为四节拍顺序脉冲发生器，输出分别连入两块4位数码管的位选端，做到控制数码管从第1位到第4位扫描的同时在第5位到第8位扫描。确定了显示位置后，要产生与节拍发生器具有相同变换速度的两个显示内容，分别作为前4位学号和后4位学号的段选段输入，则两个74LS194需要连接到同一个信号发生器(CLOCK)，或者是只用一个74LS194来实现。而74LS48的输入端DCBA对应到共阴极数码管的每个十进制数相对应的二进制，且D为最高位。故，可联立74LS194的四个输出Q0,Q1,Q2,Q3和D，C，B，A，可得到相应的真值表及其表达式，然后通过相应的逻辑门连接起来。真值表数字Q0Q1Q2Q3DCBA第一个四联装的共阴极数码管153501110001101101011101001111100101第二个四联装的共阴极数码管201110010101100111101000111100110316实验电路：注意事项：1）在设计显示内容时，要注意不同器件的触发电平可能不同。2）注意对于74LS48的输入端来说，D,C,B,A的中的D对应的是四位二进制数的最高位，此处很容易出错。3）对于74LS48来说，其对应的共阴极数码管的6和9与有差别，很容易出错。实验效果图：（15352316）2．使用74LS197，74LS138，74LS48，基础逻辑门和一个八联装的共阴极数码管，实现本人学号的显示。解题思路：通过74LS197产生BCD码计数，将74LS197产生的Q1,Q2,Q3分别接到74LS138的输入端C,B,A，则可以产生的8个输出如图所示故可以利用这些输出来控制八联装共阴极数码管的显示。又可以利用这些输出进行组合逻辑，得到74LS48的输入端D,C,B,A的相应输入。真值表：数字Q3Q2Q1DCBA1535231600000010010101010001101101011000010101001111000011110110实验电路图：实验效果图：（15352316）注意事项：1)注意将74LS197产生的Q1,Q2,Q3分别接到74LS138的输入端A,B,C，其中，C在74LS138是最高位，应该接Q3.2)注意74LS138的8个输出与八联装共阴极数码管的显示控制端的接法，即1，2，3，4，5，6，7，8对应74LS138的m0，m1，m2，m3，m4，m5，m6，m73)在使用逻辑门与非门的时候，注意与门与与非门之间的差距，不要在细节的地方出错3．使用其它设计方法，实现本人学号的显示。解题思路：综合上面两种实现方法，可利用门电路的逻辑组合和74LS138一起来实现。真值表及其表达式：数字Q3Q2Q1DCBA1535231600000010010101010001101101011000010101001111000011110110具体的实现电路图如下：实验效果图如下：4．使用2*74LS197串联，产生两位十进制00-59的计数，计数脉冲为1HZ;设计电路，在两联装的共阴极数码管，显示出00-59的秒钟计数。解题思路：要产生两位十进制的计数，则通过74LS194作为二节拍顺序脉冲发生器，即我们只需要Q0.Q1的输出，组成01-10的循环即可，则有节拍发生器的组成原理及其功能构成可得：K的信号由Q1的反构成。又01对应数码管的1位控制端的显示，10对应数码管的2位控制端的显示，故，Q0接1，Q1接2。又对应数码管的1位控制端的显示，74LS48中的输入端有一种输入信号，对应数码管的2位控制端的显示，74LS48中的输入端又有一种输入信号，故在计数的过程中，会出现两套不同的信号输入，则此时，我们可以联想到前面用过的数据选择器74LS153，如果将A1、A0作为两个输入变量，同时令D10、D11、D12、D13为第三个输入变量的适当状态（包括原变量、反变量、0和1），就可以在数据选择器的输出端产生任何形式的三变量组合逻辑电路。又有ABCD四个信号输入端，则需要两个74LS153，每个74LS153可有两个选择输出。又节拍发生器控制数码管的显示，74LS48控制数码管的显示内容，显示内容有74LS153的输出决定，故74LS153的选择功能由节拍发生器决定，则74LS153的A,B端分别接节拍发生器的Q1,Q0可得当01对应数码管的1位控制端的显示时，74LS197的输出Q0，Q1，Q2，Q3与74LS48的输入ABCD之间的真值表如图：当01对应数码管的1位控制端的显示时，74LS197的输出Q0，Q1，Q2，Q3与74LS48的输入ABCD之间的真值表如图：Q13Q12Q11Q10DCBA000000000011001100000001000100010100110010010101Q23Q22Q21Q20DCBA00000000110000111100001100110000000100010001010011001001010100110101110100011001观察上面两个表格，可知,74LS197的输出Q0，Q1，Q2，Q3与74LS48的输入A，B，C，D是相互对应的，则有：如图所示的电路图：因为，74LS153中A,B对应的值只有01和10两种，故只需要在1x1和1x2中做选择，且AB中，B是高位，则1x1对应的BA为01,1x2对应的BA为10，故1x1接第2级74LS197对应的输出，1x2接第1级74LS197对应的输出。至于两个74LS197的级联，要注意，应该是第一级的Q3作为第二级的输入信号，而且，计数的范围是00-59，故第一级对应的10进制数字范围位0-9，第一级对应的10进制数字范围位0-5，则需要利用74LS197中MR的内存重置的功能，可得两个74LS197的级联的电路图如下：实验效果图如下：注意事项：1）注意节拍发生器中J的输入信号的接法，即，其是2个节拍。2）注意74LS197的级联，即应该是第一级的Q3作为第二级的输入信号，而且，计数的范围是00-59，故第一级对应的10进制数字范围位0-9，第一级对应的10进制数字范围位0-5，则需要利用74LS197中MR的内存重置的功能3）注意74LS153中的输入控制信号A.B,其中B对应的是高位，则，AB对应的的数据选择输出功能如下：BAY00x001x110x211x3五、实验总结1.分析实验中出现的问题。1）对于要做的实验没有思路，主要是因为没有熟练的掌握各元器件的构造原理及其功能2）总是在一些接线的地方出一些小错误，主要是因为自己可能在接线路的时候不细心，或者是自己的接线方法不正确，应该先规整好内容和思路再来接线3）总是弄混输入信号与元器件接口的对应关系，主要还是因为没有很好的掌握元器件内部的构造及其原理。4）没能给很好地掌握前面学过的知识点，不能熟练的应用前面学过的只是来解决问题。2.总结组合逻辑电路分析与设计体会。(1)分析给定的实际逻辑问题的因果关系，确定输入和输出变量，进行逻辑状态赋值；(2)根据给定的因果关系，列出真值表；(3)用卡诺图或代数化简法求出最简的逻辑表达式；(4)根据表达式，画出逻辑电路图，用标准器件构成电路；(5)最后，用实验来验证设计的正确性3．心得体会掌握好相关元器件的知识点，根据实际情况来设计电路，要细心，要有分寸。要学会规整电路，要学会通过真值表来判断自己的电路图是否出错，并找出相应的错误。