数电课程设计脉冲按键电话显示器讲解

脉冲按键电话按键显示器
一、设计任务与要求
1．设计一个具有八位显示的电话按键显示器； 2．能准确反映按键数字；
3．显示器显示从低位向高位前移，逐位显示，最低位为当前输入位； 4．重按键时，能首先清除显示；
5．摘下话机后才能拨号有效，挂机后熄灭显示。

二、方案设计与论证
该设计分为输入电路，脉冲产生电路，编码电路，移位电路，显示电路和主控制电路这几部分组成。

用1个开关模拟话机被摘下与挂机2种状态，用1个按键表示清除数字重新再按，用9个按键分别代表0~9的数字输入。

当在摘下话机的状态下按下0~9中的其中一个按键时，用编码器对输入信号进行编码，输出四位BCD 码。

然后四位BCD 码输入到第一个移位锁存器中，当有脉冲输入时，锁存器中的四位BCD 码输入到第二个移位锁存器中，同时也输入到数码管驱动器中，驱动数码管显示相应的数字。

再按下一个数字按键时，产生一个脉冲，第二个锁存器中的四位BCD 码输入到第三个移位锁存器中，同时也输入到数码管驱动器中，驱动数码管显示相应的数字。

以此类推。

电路原理框图：
输入电路
脉冲产生电
显示电路
编码电路 移位电路
主控电路
三、单元电路设计与参数计算
１．输入电路与脉冲产生电路：
当有按键被按下时，只有那个输入为0，其余都为1，同时产生一个脉冲。

2．编码电路：
74LS147能将输入的9个信号转成四位BCD码。

下图是74LS147功能表：
INPUTS OUTPUTS
1 2 3 4 5 6 7 8 9 D C B A 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 x x x x x x x x 0 0 1 1 0 x x x x x x x 0 1 0 1 1 1 x x x x x x 0 1 1 1 0 0 0 x x x x x 0 1 1 1 1 0 0 1 x x x x 0 1 1 1 1 1 0 1 0 x x x 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 x x 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 x 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0
3．移位电路：
一共由8个74LS194组成，能将四位BCD码输入到第一个74LS194，并在有上升沿信号到来时把数据输出给下一个移位寄存器与数码管驱动器。

一直移到第八个74LS194。

移位寄存器74LS194，它是4位双向移位寄存器，最高时钟频率为36MHZ。

它具有并行输入、并行输出，左移和右移的功能。

这些功能均能通过模式控制端M0、M1来控制。

详见下表：
M0 M1 功能
0 0 保持
0 1 右移
1 0 左移
1 1 并行置数
在ABCD端送入4位二进制数，并使M0=M1=1时，该4位二进制数同时并行输入至寄存器。

当CP到来后，在CP上升沿的作用下，4位二进制数并行输出；若M1=0，M0=1时，则该4位二进制数被串行送入到右移数据输入端D，在
CP上升沿作用下，同步右移；若M=1，M=0，数据同步左移；若M=M=0，寄存器保持。

下图是74LS194集成块的功能表：
输入输出功能
CR M1 M2 CP D SL D SR D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3
0 X X X X X X X X X 0 0 0 0 清零
1 X X 0 X X X X X X Q00 Q10 Q20 Q30 保持
1 1 1 X X d0 d1 d
2 d
3 d0 d1 D2 D3 送数
1 0 1 X 1 X X X X 1 Q0n Q1n Q2n右移
1 0 1 X 0 X X X X 0 Q0n Q1n Q2n右移
1 1 0 1 X X X X X Q1n Q2n Q3n 1 左移
1 1 0 0 X X X X X Q1n Q2n Q3n0 左移
1 0 0 X X X X X X X Q00Q10Q20Q30保持
d0~d3——D0~D3端的稳态输入电平
Q00、Q10、Q20、Q30——规定稳态输入条件建立前Q0、Q1、Q2、Q3的电平
Q0n、Q1n、Q2n、Q3n——时钟上升沿前Q0.Q1.Q2.Q3的电平
4．显示电路：
这里我用的是74LS248,。

74LS248是BCD码七段译码器兼驱动器。

其外引线排列图见上图所示。

74LS248具有以下特点：
（1）消隐（灭灯）输入BI`低电平有效。

当BI`=0时，不论其余输入状态如何，
所有输出为零，数码管七段全暗，无任何显示。

可用来使显示的数码闪烁，或与某一信号同时显示。

译码时，BI`=1。

（2）灯测试（试灯）输入LT`低电平有效。

当LT`=0（BI`/RBO`=1）时，无论其余输入为何状态，所有输出为1，数码管七段全亮，显示数字为8。

可用来检查数码管、译码器有无故。

译码时，LT=1。

（3）脉冲消隐（动态灭灯）输入RBI`=1时，对译码无影响；当BI`=LT`=1时，若RBI`=0，输入数码是十进制零时，七段全暗，不显示，输入数码不为零，则照常显示。

在实际使用中有些零是不显示的，如００４.５０中的百位的零可以不显示；若百位为零且不显示，则十位的零也可不显示；小数点后第二位的零，不考虑有效位时也可不显示。

这些可不显示的零称为冗余零。

脉冲消隐输入RBI`＝０，可使冗余零消隐。

（4）脉冲消隐（动态灭灯）输出RBI`与消隐输入BI`共用一个管脚４，当它作输出端时，与RBI`配合，共同使冗余零消隐。

以三位十进制数为例。

十位的零是否要显示，取决于百位是否为零，有否显示，这就要用RBO`进行判断，在RBI`
和Ａ
３～A
０
全为零时，RBO`＝０，否则为１。

百位为零，且RBI`＝０（百位被
消隐），则百位RBO`和十位RBI`＝０，使十位的零被消隐，其余数码照常显示。

若百位不为零，或未使零消隐，则百位的RBO`和十位的RBI`全为１，使十位的零不具备消隐条件，而与其它数码一起照常显示。

74LS164是8位边沿触发式移位寄存器，串行输入数据，然后并行输出。

数据通过两个输入端（DSA 或DSB）之一串行输入；任一输入端可以用作高电平使能端，控制另一输入端的数据输入。

两个输入端或者连接在一起，或者把不用的输入端接高电平，一定不要悬空。

时钟(CP) 每次由低变高时，数据右移一位，输入到QA，QA是两个数据输入端（A和B）的逻辑与，它将上升时钟沿之前保持一个建立时间的长度。

其功能表如下：
电路在数码管驱动器和数码管间接排阻以减少电流。

用74LS164的输出接在数码管驱动器的灭灯端来控制数码管的开关。

将四位BCD码输入到数码管驱动器中使数码管显示相应的数字。

5．主控电路：
用按键J11来清除数字重按，用开关J12的打开与关闭来表示话机被摘下与挂机2种状态。

当J11按下时，所有移位锁存器中的数清零，所有数码管熄灭。

当J12接1时，无论怎么按数字键，数码管全都不亮，只有当J12接0时才能正常输入数字并显示。

四、总电路工作原理及元器件清单
1．总原理图
2．电路完整工作过程描述（总体工作原理）
先把开关J12接0，然后按下数字按键进行输入。

输入的信号经过74LS147编码输出四位8421BCD码，取反后输入到第一个74LS194。

当数字按键产生的脉冲进入74LS194后，第一个74LS194中的四位BCD码输出到第二个74LS194的输入端和74LS248的输入端。

四位BCD码经过74LS248变成7个2进制信号输入到数码管中使之显示相应的数字。

再按下第二个数字按键时，又产生一个新的四位BCD码输入到第一个74LS194中。

此时第二个74LS194中存有第一次的BCD码，第一个74LS194中有第二次的BCD码。

再来一个脉冲，BCD码经过74LS248译码使数码管显示相应的数字。

其后的各位输入也一样。

而当按下J11或J12接1时，数码管全部关闭，各74LS194和74LS164中的值都清零。

3．元件清单
元件序号型号主要参数数量备注
J1 PB_DPST 触点开关11
J12 SPDT 双端闸刀开关 1
U17 74LS147 10线-4线优先编码器 1
U18 74LS21 4输入端与门 3
U21 74LS04 非门 6
U11 74LS194 并入并出移位寄存器8
R1 RPACK 250Ω排阻8
U5 74LS248 共阴7段数码管译码驱动器8
U33 74LS164 串入并出移位寄存器 1
U35 74LS09 2输入端与门 1
U25 SEVEN_SEG_C
7段共阴极数码管8
OM
五、仿真调试与分析
1．数字的输入：
2．清零与再输入：
J11按下后清零。

3．挂机后数码管全熄灭，输入无效：
J12接1后数码管全灭。

J1和J3分别被按下也没有显示。

六、结论与心得
在这次的课程设计中，使我对于书上的知识有了进一步的了解，使我的动手能力有了很大的提高。

在查找资料的时候，我觉得好象还是蛮简单的，但在一实际动手后，才发现并没有想象中的简单。

我们不光只是掌握课堂上学过的东西，
还得学会灵活应用才可以。

这次课程设计主要还是让我们活学活用自己的数电知识，使我更加熟悉了数字电路，对串入并出移位寄存器74LS164、双向移位寄存器74LS194、10线-4线优先编码器74LS147、七段显示译码器74LS248等有了一定的了解。

对于集成电路也有了进一步了解，不比在我刚拿到设计任务书的时候那种无从下手的感觉，后来经过同学们之间相互交流与学习使自己学到了很多更好的思维方法。

对于设计这种课题如何进行分析，如何进行改进，有了比较全面的认识。

七、参考文献
[1]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：高等教育出版社
[2]李继凯，杨艳.数字电子技术及应用[M].北京：科学出版社。