多位LED-显示器动态扫描驱动电路设计完整版

《多位LED 显示器动态扫描驱动电路》报告（一）目的：
1、了解多位LED 显示器动态扫描驱动电路的基本工作原理；
2、完成多位LED 显示器动态扫描驱动电路设计并分析计算单元电路；
3、绘制多位LED 显示器动态扫描驱动电路图,针对工作原理进行参数估算；
4、电路功能的检测和调试；
5、设计答辩,完成设计报告。

（二）结构图
（三）电路总体功能概述
该电路的功能是通过控制数据选择器输入端的高低电平来使四个LED显示器可以显示0-9任意一个数字，实现动态扫描功能。

由振荡电路，控制电路，四位四选一数据选择器，一位LED译码驱动电路和四位LED显示电路组成。

首先用555定时器构成频率为1000赫兹多谐振荡器产生脉冲信号，再将信号传输到74构成的二位二进制触发器，使该触发器输出00,01,10，11。

将触发器的两输出端分别接到数据选择器153的S1，
S0，将四个输入D0或D1D2D3信号传输到LED显示电路，使LED显示不同数字，将触发器的两输出端接到138的A1,A0（A2接0），再将138的输出Y0,Y1,Y2,Y3接到四个LED的共阴极，控制LED的显示状态，把74ls153的输出端与cc4511的四个输入端相连，把LED显示器的a,b,c,d,e,f,g与cc4511的输出端相连，这样便可以通过555定时器产生的脉冲控制四个LED的显示顺序，同时调整153的输入端的高低电位，这样便实现了对四个LED的显示控制，可随意现实0至9的数字。

振荡电路由555定时器构成的多谐振荡电路组成，有振荡电路提供脉冲，振荡周期T=Tpl+Tph=R1*C*ln2+（R1+R2）*C*ln2=0.001s，则其振荡频率为1000Hz，多谐振荡器在接通电源后无需外接触发信号就可以产生矩形脉冲或方波。

控制电路是一片74LS74构成的两位二进制触发器，它接收到控制电路的振荡脉冲，产生00，01,10,11的输出信号。

数据选择器由两片74LS153构成，其功能为四选一数据选择器，接收控制电路的输出信号，分别选择四个输入D0或D1或D2或D3信号传输到LED显示电路，使LED显示不同数字译码驱动电路由一片八选一的数据选择器74LS138组成，它接受控制电路输出的信号同时将自身的输出信号分别连接到4片LED的共阴极控制LED显示器的工作状态.
显示电路由一片4511构成，其接收74LS153输出的信号分别使四个LED显示器显示8421BCD码所代表的十进制数。

（四）元器件表
CD4511 1片，NE555 1片，74LS138 1片，七段共阴极数码管4只，74LS153 2片，74LS74 1片，0.1μF 电容2个，5.1KΩ电阻1个，4.7KΩ电阻1个，面包板1块，5V 稳压电源1台。

(五）芯片功能
(1) NE555芯片
①NE555各脚主要功能如下：
1地GND 2触发3输出4复位5控制电压6门限(阈值)7放电8电源电压V CC
②NE555芯片功能
555 芯片是定时器,是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。

555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。

它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。

它提供两个基准电压VCC /3 和2VCC /3。

555 定时器的功能主要由两个比较器决定。

两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。

在电源与地之间加上电
压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 A1 的反相输入端的电压为 2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为VCC /3。

若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 A2 的输出为 1，可使 RS 触发器置 1，使输出为1。

如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 A1 的输出为 1，A2 的输出为 0，可将 RS 触发器置 0，使输出为0。

（2）74LS74 芯片
功能：74LS74是一个双D触发器，其功能比较的多，可用作寄存器，移位寄存器，振荡器，单稳态，分频计数器等功能。

此电路中，74LS74作分频器使电路产生四分频。

用，将脉冲信号进行四分频。

（3）74LS153 芯片
74LS153是一个双4选1数据选择器，S1、S2为两个独立的使能端，低电平有效；A1、A0为公用的地址输入端；1D0～1D3和2D0～2D3分别为两个4选1数据选择器的数据输入端；1Y、2Y为两个输出端。

（1）当使能端S1（S2）＝1时，多路开关被禁止，无输出，Y＝0。

（2）当使能端S1（S2）＝0时，多路开关正常工作，根据地址码A1A0的状态，将相应的数据D0～D3送到输出端Y。

（4）74LS138 芯片
74ls138引脚图3线-8线译码器74LS138的功能表
74LS138是3线—8线译码器，该译码器有3位二进制输入A2A1A0,它们共有8种状态的组合，即可译出8个输出信号0Y~7Y，输出为低电平有效，当使能输入端E3=1，且2E=3E=0时，该译码器处于工作状态.
(5) CD4511 芯片
（六）电路测试方法和调试过程
首先，我们根据画出的原理图连接电路，接入电源后，发现四个显示器只亮两个，开始排查原因。

先测试显示器的好坏，将CD4511芯片的T L置0，发现四个显示器都显示8；再检测电路是否接通，用试电笔检测每个接孔的状态，结果正常；再用示波器检测分频器工作状态，发现74LS74芯片的两个输出的波形一致，但用双踪示波器检测时，两个波形不一致，于是猜想是频率过高造成的；最后在555芯片上加一个47uf的电容来降低频率，结果四个显示器都亮，并且能成功扫描。

然后，我们开始对74LS153的1D.2D.3D.4D进行置数，结果发现显示器显示的数字总是不能与我们想要的相同，经过对芯片的分析后，发现我们把置数的原理理解错了，发现CD4511的四个输入分别
由74LS74芯片的1D
,2D1,3D1,4D1;1D2，2D2，3D2，4D2;1D3，2D3，3D3，
1
4D3;1D4，2D4，3D4，4D4 控制，弄清原理后，成功的得到了想要的数字。

（七）思考题
1.同样是七段共阴极数码管的译码驱动电路，74LS48和CC4511在逻辑功能和控制引脚上有什么区别？
答：区别1:74LS48芯片可以输出0~15，而CC4511芯片只能输出0~9，都动能表可以看出，在输出10~15时消隐。

区别2:74LS48控制端RBI可以不置数，而CC4511的控制端都要置高电平才能正常工作。

2.使用动态扫描译码驱动电路与普通的直接译码驱动电路相比有什么优势和不足？
答：优势：使用普通的直接译码驱动电路一片芯片只能控制一个LED 显示器，本实验中有四个显示器，就需要四片芯片，而使用动态扫描译码驱动电路只需要一片芯片就可以控制四个显示器，节省了芯片，体现了实验的节约原则。

不足：使用动态扫描译码驱动电路需要的芯片多，电路复杂，容易出错。

2如果希望将四位LED的动态扫描译码驱动电路改成八位LED的，应该怎样修改设计？
答：将控制电路改成用两片74LS74相联实现三个D触发器级联，接收到振荡脉冲后，产生000—111的信号，然后将译码驱动电路接受控制电路输出的信号，同时将自身的八个输出信号分别连接到8片
LED的共阴极控制LED显示器的工作状态. 数据选择器改为由四片74LS151构成，其功能为八选一数据选择器，调节4片151的D0到D7的高低电平，将会使LED分别显示0到9不同数字。

其余部分保持不变。