《电子设计基础》课程设计数字显示电路.pdf
实用文档.电子设计基础 课程设计 设计题目：数字显示电路 学生班级：通信 0904 学生学号：20096152 学生姓名：刘明 指导老师：刘春梅 时间：2011.6 西南科技大学 信息工程学院 实用文档.一.设计题目 用数字电路设计一个数字显示电路。二.设计要求与内容 1.用编码器、译码器、按键、七段显示器设计一个数字显示电路，按下 09中的一个数字键，要求该显示电路能够在数码管上显示出对应的数字，按下第二个按键，个位数左移至十位，个位显示显示第二次按键值。2.PCB 绘制要求：线宽 0.5mm，焊盘内径 0.4mm，外径 0.7mm。三.设计目的 1.掌握数字电路的设计方法，运用集成芯片完成电路的设计。2.掌握 multisim 软件的使用，能运用 multisim 进行电路仿真。3.掌握 protel 软件的使用，能用 protel 画原理图以及绘制 PCB 电路板 四设计原理 1.题目分析 要求要用气短显示器显示数字，则需要编码器和译码器，又要显示十位数字，且要慢一位，就需要寄存器使之存储上一个状态。2.电路框图 3.主要器件介绍（1）74147 编码器 10 线-4 线优先编码器 74147,74147 优先编码器的功能表如图：0-9 信号的输入 7 段显示器显 示 个 位数字 4511 译 码器 74147 编码器 移 位 寄 存器 4511 译 码器 7 段显示器显 示 十 位数字 实用文档.分析功能表可知：A.输入信号 IN1-IN9 的编码有效电平是低电平。B.输出是反码形式的 8421BCD 码。C.输入信号 IN9 的优先级最高，IN8 次之，其余类推。（2）4511 译码器 4511 是一个用于驱动共阴极 LED（数码管）显示器的 BCD 码七段码译码器，特点：具有 BCD 转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的 CMOS 电路能提供较大的拉电流。可直接驱动 LED 显示器。功能表如下：（3）74LS194 移位寄存器 74LS194 是 4 位双向移位寄存器,74LS194 的最高时钟脉冲为 36MHZ，其逻辑符号及引脚排列如下图：实用文档.图 1.SN74LS194D 管脚图 其中：D0D1为并行输入端；Q0Q3为并行输出端；SR右移串行输入端；SL左移串行输入端；S1、S0操作模式控制端；为直接无条件清零端；CP为时钟脉冲输入端。SN74LS194D 功能表 （4）74LS175 寄存器 逻辑符号如图：其中，RD 是异步清零端，即当 RD=0 时，不管其他输入端的状态如何（包括是中脉冲 CP），寄存器输出将直接置零。在寄存器中存储数据之前，必须先将寄存器清零，否则有可能出错。D0、D1、D2、D3 为并行数据输入端，Q0、Q1、Q2、Q3 为并行输出端，当然相应的反脚也可以为输出端。功能表如图：实用文档.五总仿真电路 所用器件：单刀单置开关 10 个，1K电阻 10 个，74LS11 两块，74LS04 一块，74LS194 一块，74LS175 一块，4511 两块，七段显示器两块，74LS20 一块，导线若干。运用 multisim 化的仿真电路如图 R11k R21k R31k R41k R51k R61k R71k R81k R91k R01k J1Key=A J2Key=A J3Key=A J4Key=A J5Key=A J6Key=A J7Key=A J8Key=A J9Key=A J0Key=A VCC5VU174147NA9B7C6D143134152212111857463910U2A74LS11DU4A74LS04DU5A74LS04DU6A74LS04DU7A74LS04DU84511BD_5VDA7DB1DC2DD6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14EL5BI4LT3U9A B C D E F GCKGNDU114511BD_5VDA7DB1DC2DD6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14EL5BI4LT3U12A B C D E F GCKGND373635343332312221201918171615141312123U1374LS194DA3B4C5D6SL7QA15QB14QC13QD12SR2CLR1S09S110CLK11U1074LS175D1D4CLK91Q2CLR12D53D124D131Q32Q63Q103Q112Q74Q154Q1423242526U14A74LS04D2728293039404142430U15A74LS11D44910U3A74LS11DU16A74LS11D567VCC8U17A74LS20D1138454647 六仿真结果 1.在没有输入时，两个显示器什么也不显示，按下第一个按键“5”后，个位显示数字“5”，十位显示“0”；3.第二次按下数字“9”，个位显示“9”，十位显示“5”；实用文档.3.以此类推，个位显示当前数字，十位显示上一次的数字。七PCB 板绘制 1.原理图绘制（1）根据仿真电路图绘制原理图。（2）用相应适当的型号封装各元件（特别注意在单刀双掷开关的封装时要运用 SIP3），电源用一个双口网络封装。（3）生成网络表。用 protel 绘制的原理图如下：2.PCB 板图绘制（1）确定坐标原点，规划好 PCB 板的边界以及对换单位为 mm,将生成的网络表导入规划好的 PCB 板框中。（2）处理网络宏错误。（3）手动布局，布线。（4）利用设计规则检查电路板。（5）打印预览，导出各层布线。实用文档.（1）PCB 板的底层布线如图 （2）PCB 板的顶层布线如图 （3）PCB 板丝印层布线如图 （4）PCB 板全局布线如图 （5）3D 如图所示：实用文档.八电路总结 1.本次试验用到的 74147 是九输入的，而试验要求输入 0-9 这十个数字，所以选择用“0”来控制 4511 的显示功能，即当没有数字输入时显示器什么也不显示，方法是：用十个输入端通过与非门后来控制 4511 的 BI 端。2.七段显示器的使用时，要注意所用的是共阴极还是共阳极的。3.74LS175 的 CP 端用十输入与非后再进行一次非门来控制。4.74147 四输出端要经过非门后连接 4511 的输入端，否则低电平变高电平，与结果相差甚远。此次课程设计主要运用了数电的知识，运用 multisim 仿真软件以及 protel 完成实践设计，这次设计让我体会了理论设计到实际生产的具体流程都是在理论的支撑下，培养了我独立思考解决问题的能力，理解到了理论与实际的紧密联系，理论指导实践，实践可以验证理论，俗话说实践是检验真理的唯一标准，只有更好的掌握理论知识才能更好的完成实践设计，同时在本次课程设计中我也发现了自身很多不足之处，理论知识只是一个支撑，在实际解决问题中还可能出现很多问题，但是经过自己翻查资料与请教他人，问题都得到了解决，提高了我们独立思考问题与解决问题的能力，与同学交流经验，也拉近了我们之间的距离。作为一个当代大学生在学好理论知识的同时更加要培养自己的实际操作动手能力，毕竟社会上需要的不仅仅是只知道理论，不知道实际动手操作的人，是理论与实践相结合的社会知识分子，课程设计正好锻炼培养了我们这方面的能力，课程设计是对理论知识的巩固与加强，课本上的知识繁杂，冗多，平时的课堂学习并不能完全理解跟掌握，但是课程设计中我们在运用中发现自己的不足后会迅速的去弥补自己知识缺陷，本次设计中我了解了很多以前不知道的元器件的功能，以及在电路设计中的运用，同时也更加熟悉了 multisim 仿真软件与 protel 软件的运用，在学习中要虚心求教，遇到问题要想办法解决，在我们解决问题的过程中，我们会收获很多知识，不断的提升自己的能力，作为一个大学生，不仅要学好理论知识，更要在此基础上结合实践更好的去理解理论知识，只有理论与实践相结合，才能更好的掌握，最大限度的提高自己解决问题的能力，这次设计让我收获很多，自己解决了一个实际问题内心很高兴，这次设计也激发了我的学习兴趣，对以后的学习有非常重要的意义！总体说来，这次课程设计我受益匪浅。在摸索该如何设计电路实现要求功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维，让我体会到设计电路时的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。
