彩灯循环显示电路

计算机科学学院课程设计报告

课程数字逻辑

题目彩灯循环显示电路

年级2010级

专业计算机科学与技术

学号学生

任课教师

2014年 5 月26日

课程设计

题目

彩灯循环显示电路

验收时间验收

地点

9#307

指导

教师

小组

成员

具体分工备注

课题总体设计思想概述

以LED数码管作为控制器的显示元件，它能自动地依次显示出数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然数列），1、3、5、7、9（奇数列），0、2、4、6、8（偶数列）和0、1、2、3、4、5、6、7、0、1（音乐符号数列），然后由依次显示出自然数列、奇数列、偶数列和音乐符号数列......如此周而复始，不断循环。

这次的课程设计主要是用计数器来实现的，这个彩灯循环控制电路的实质就是要产生一系列有规律的数列，然后通过一个七段数码管显示出来。

而这次的内容还包括分电路图的整合，使这个彩灯循环显示器能够按照要求那个依次输出自然序列，奇数序列，偶数序列还有音乐序列。为了实现这个循环输出的功能，在设计的时候还用到了一个寄存器，可以利用它的输出端来控制四个计数器的工作情况，可以让四个计数器依次工作，就可以达到要求的依次循环输出数列。

设计目的

以LED数码管作为控制器的显示元件，它能自动地依次显示出数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然数列），1、3、5、7、9（奇数列），0、2、4、6、8（偶数列）和0、1、2、3、4、5、6、7、0、1（音乐符号数列），然后由依次显示出自然数列、奇数列、偶数序列，音乐符号序列...... 如此周而复始，不断循环。

设计原理基本组成方框图:

这个设计主要靠计数器来实现的，电路的实质就是要产生一系列有规律的数列，然后通过一个七段数码管显示出来。运用计数器的不同的功能和不同的接发就可以实现不同的序列输出了。

通过电路图的整合，使这个彩灯循环显示器能够按照要求那个依次输出自然

序列，奇数序列，偶数序列还有音乐序列。为了实现这个循环输出的功能，在设

计的时候还用到了一个以为寄存器，可以利用它的输出端来控制四个计数器的工

作情况，可以让四个计数器依次工作，就可以达到要求的依次循环输出数列。

设计方案1数列循环电路的设计：

这个部分主要是应用了一个四进制的计数器和一个译码器，这个部分的作用是为了使自然序列，奇数序列，偶数序列，音乐序列的循环显示。其中四个74HC160计数器的进位端与74HC390的CPA相接，这样就可以通过进位端状态由0变为1的瞬间给它一个脉冲触发，而另一个脉冲端则是与其输出端QA相接的，这样的接法是为了使74HC390实现8421BCD码十进制计数的功能。然后再让74HC390的输出端QA，QB分别与译码器74HC194相接，这样可以用译码器来控制计数器的动作状态，它可以决定由哪个74HC160计数器来工作。当QA,QB为“0”，“0”时，这时译码器的输出端就只有Y0为0，接一个反相器然后再接产生自然序列的计数器的清零端;这样就可以实现只有自然序列输出的功能，同理当QA,QB为“0”,“1”时，这是译码器的输出端就只有Y1为0，接一个反相器然后再接产生奇数序列的计数器的清零端，这样就可以实现只有奇数序列输出的功能; 当QA,QB为“1”,“0”时，这是译码器的输出端就只有Y2为0，接一个反相器然后再接产生偶数序列的计数器的清零端，这样就可以实现只有偶数序列输出的功能; 当QA,QB为“1”,“1”时，这是译码器的输出端就只有Y3为0，接一个反相器然后再接产生音乐序列的计数器的清零端，这样就可以实现只有音乐序列输出的功能。

2数列显示电路的设计：

A 自然数列

由于74HC160本身就是一个十进制计数的芯片，因此对于这个部分就只需按照其功能表来接电路就可以实现十进制自然序列输出了。在脉冲信号的触发下，计数器的输出端状态为0000→0001→0010→0011→0100→0101→0110→0111→1000→1001，然后再将计数器的输出端和数码管的输入端口相接就可以在数码管上面看到依次显示从0到9了。其序列显示电路图如图

B 奇数列：最后一位都为1，因此可以在上述十进制自然序列的基础上将数码管的最低位接高电平就可以实现奇数序列了。

C 偶数列：最后一位都为0，因此可以在上述十进制自然序列的基础上将数码管的

U3

DCD_HEX

U5

74LS160D

QA

14

QB

13

QC

12

QD

11

RCO

15

A

3

B

4

C

5

D

6

ENP

7

ENT

10

~LOAD

9

~CLR

1

CLK

2

VCC

5V

V1

50 Hz

5 V

10

6

7

8

9

最低位接低电平就可以实现奇数序列了

D 音乐数列：特点是从0显示到7后又再变为0，这里可以将数码管的最高位固定接低电平就可以实现了。

总体电路图如下：

测试方案

打开开关，观察电路显示管的显示情况：先为自然数列0—9，同时观察彩灯的显示时候为数字对应的8421BCD码。

自然数循环显示完了以后，观察其是否依次为奇数列1、3、5、7、9，偶数列0、2、4、6、8和音乐数列0、1、2、3、4、5、6、7、1、0

第一次循环完以后，测试其是否继续冲自然数列开始循环。

经测试之后，电路可以实现设计要求，可以实现从自然数列，奇数数列和音乐数列的循环显示，而且数字之间的显示时间间隔也可以通过改变脉冲信号的频率来改变。电路有一个缺点就是不能实现清零的作用，每次打开电源它的起始的数列是未知的，这点还需要改进。并且，奇数列与偶数列的显示时间是自然数列的2倍，需要改进。