实验三 译码显示电路

实验三译码显示电路
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学号：
班级：15自动化2班
日期：2016/10/21
目录
一、实验容 (3)
二、设计过程、仿真及实验步骤 (4)
①设计过程 (4)
②电路图及PROTEUS仿真测试 (6)
③实验步骤 (9)
三、实验数据及结果分析 (10)
①实验数据 (10)
②结果分析 (12)
四、思考分析 (13)
一、实验容
1.测试74LS194。

2.实现四节拍顺序脉冲发生器。

3.实现四位扫描译码显示电路。

采用四节拍顺序脉冲发生器产生的顺序脉冲作为Ds信号。

8421BCD码利用74LS197输入。

4.自行设计电路在LED数码管同时显示出8位学号。

实验仪器：
1.数字电路实验箱、数字万用表、示波器。

2.器件：74LS48、74LS194、74LS73、74LS00。

二、设计过程、仿真及实验步骤
①设计过程：
1.将74LS194的CP接正脉冲，
D、1D、2D、3D、r C、1S、0S分别接
模拟开关，
D接HIGH，QA、QB、QC、QD接“0-1”显示器。

先让r C=0 SR
检验是否能置零。

接着手动拨动开关控制
D、1D、2D、3D的值来决
定将要送入移位寄存器的信号，然后将r C、
S、0S调为1并按动正脉
1
冲的按钮，通过观察“0-1”显示器来判断是否成功将
D、1D、2D、
D并行送数。

接着依次观察当r C1S0S为100、101、110时按动正脉3
冲按钮后“0-1”显示器的状态来测试74LS194的保持、右移、左移功能是否正常。

2.按照实验教材要求依照该章节图（五）连接电路。

先将r C接LOW 来完成置零，然后将r C接HIGH、CP接连续脉冲即可完成要求的四节拍顺序脉冲发生器。

可将QA、QB、QC、QD接入示波器的通道接口来观察其波形。

3.按照实验教材的图（4）连接74LS48和数码管，接着将上一容完成的四节拍顺序脉冲发生器的输出接入数码管的位选端，并通过74LS197产生八进制计数接入数码管段选端。

用正脉冲控制74LS197的CP，即可完成四位扫描译码显示电路。

显示的数字为由正脉冲控制的74LS197输出的二进制计数转化为十进制数字的结果。

4.因为本人学号里没有8和9，故只需通过74LS197产生八进制计数，将输出接入数码管段选端。

同时也要将74LS197的输出接入74LS138
的S2、S1、S0，将74LS138的G1接HIGH，A
G2接LOW，使其
G2、B
正常工作。

这时每当74LS197输出一个特定的二进制计数，74LS138相对应的输出端便输出0，其余的输出1。

故只需将数码管的位选端接需要显示的数字对应的74LS138的输出端即可（比如要在第一位和第三位显示2，则将位选端的第一位和第三位接74LS138的
Y输出端。

1
这样当74LS197输出0010时，74LS138输出端中
Y为0，其余为1，
1
此时数码管中只有接
Y的第一位和第三位会显示数字2，其余不显示。

）
1
这样便可以使特定的数字在特定的位置亮。

若作为CP的连续脉冲频率足够高，我们则可以同时看到在不同位置显示的数字，即可完成在LED数码管同时显示8位学号。

（若学号有8和9，则需通过74LS197产生十六进制计数，将Q0、Q1、Q2接入S0、S1、S2。

Q3控制G1，使Q3为1时G1位0，74LS138不工作。

并通过设计一定的逻辑电路创造两个输出端：一个能在74LS197输出1000时为0，其余时刻为1；一个能在74LS197输出1001时为0，其余为1。

这两个输出端作为74LS138输出端的补充，若某一位需显示8或9，则将其位选端接这两个输出端中的一个。

图如下）。

若学号有8和9，实验容4的逻辑电路设计图：
②电路图及PROTEUS仿真测试：
实验容2：
实验容3：
固定8421BCD码为1000。

CP高频率下（肉眼无法看出灯的闪烁，故看起来灯全部都在亮）：
CP低频率下（LED灯从左至右依次亮起再熄灭）：
实验容4：
③实验步骤：
容1：按照设计连接电路并且拨动模拟开关进行测试。

先选定一组
D、
D、2D、3D的值来决定将要送入移位寄存器的信号，然后将r C、1S、
1
S调为1并按动正脉冲的按钮，通过观察“0-1”显示器来判断是否0
成功将
D、1D、2D、3D并行送数。

接着依次观察当r C1S0S为100、
101、110时按动正脉冲按钮后“0-1”显示器的状态来测试74LS194的保持、右移、左移功能是否正常。

容2：按照实验教材图（五）连接电路，然后先将r C接LOW来完成置
零，然后将r C接HIGH、CP接连续脉冲即可完成要求的四节拍顺序脉
冲发生器。

也可以将r C接一模拟开关，模拟开关关闭来完成置零，模拟开关打开来触发四节拍发生器运行。

最后将74LS194中的QA、QB、QC、QD接入示波器的通道接口来观察其波形。

容3：因为实验用的实验箱已经整合了74LS48和数码管的电路，所以只需将上一容完成的四节拍顺序脉冲发生器的输出QA、QB、QC、QD接入数码管的位选端，其余步骤与设计过程所述相同。

最后还要观察在不同的时钟频率下数码管显示的差异。

容4：按照设计过程4连接好电路之后，将连续脉冲的频率调至高频率，使不同数字显示的间隔时间缩小，数字闪烁的频率加快，从而在视觉上显示全部8个数字。

三、实验数据及结果分析
①实验数据：
实验容2：
四节拍顺序脉冲发生器输出端波形图：
D0、D1、D2、D3分别为四节拍发生器中74LS194的数据输出端QA、QB、QC、QD。

实验容3：
CP高频率下（肉眼无法看出灯的闪烁，故看起来灯全部都在亮）：
CP低频率下（四个七段数码管从左至右依次亮起再熄灭）：
实验容4：
②结果分析：
实验结果与预期结果十分相符，符合实验容，检验了设计过程的正确性。

四、思考分析
分析CP 脉冲上升沿和下降沿的输入顺序对实验结果的影响：
CP 脉冲上升沿和下降沿的输入顺序主要会对四节拍顺序脉冲发生器的工作产生影响。

因为74LS194是上升沿触发，JK 触发器是下降沿触发，所以如果CP 是上升沿输入，那么四节拍发生器会如实验原理正常触发，即先触发74LS194进行并行送数，并使K=0，然后紧跟着的下降沿触发JK 触发器改变Q 的值并进行接下来的右移进程。

如果CP 是下降沿输入，那么JK 触发器会先触发，此时K=1、J=1，触发后会交换Q 和Q 的值。

r C 负脉冲过后，JK 触发器中Q=0，Q =1，所以Q 和Q 的值交换后Q =0，Q=1，即此时r C 1S 0S =101。

接着的上升
沿会触发74LS194使置入的数字右移，但因为之前并没有并行送数，所以QA 、QB 、QC 、QD 依然为0，K 依然为1。

第二个下降沿来到时再次触发JK 触发器，使Q 和Q 的值在交换一次，此时Q =1、Q=0，即此时r C 1S 0S =111，接着的上升沿会触发74LS194并进行并行送数，此时
它便会和CP 为上升沿输入时一样正常工作。

总结以上，CP 脉冲上升沿和下降沿的输入顺序最终都会使四节拍顺序脉冲发生器正常工作，但如果CP 脉冲是下降沿输入则会比其为上升沿输入的情况慢一个半时钟周期达到正常工作的状态。