数电设计实验

《电子设计基础》

课程报告

设计题目：数字显示电路

学生班级：电气0903班

学生学号：20095759

学生姓名：吴海

指导教师：胥学金

时间：2009.6.21

西南科技大学

信息工程学院

目录

一、设计题目及要求 (1)

二、题目分析与方案选择 (1)

三、主要元器件介绍 (2)

1、优先编码器74ls147 (2)

2、移位寄存器74ls194 (3)

3、数码寄存器74ls175 (5)

4、七段译码器4511BD (6)

四、电路分析及计算 (6)

五、仿真及其结果分析 (9)

六、PCB板排布 (10)

七、总结 (14)

一、题目设计及要求。

设计要求：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0—9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。

二、题目分析及方案选择

在设计一个数字显示电路之前，首先要对所需要显示的数字进行编码。此时需要用到74LS147编码器。而要实现移位功能，则需要用到移位寄存器74ls194。并且储存数据需要用到74ls175。4511可实现对输出信号的译码，并且通过该芯片可以驱动七段显示器显示总电路的输入信号。

分析设计要求，可以得到如下的设计思路图。

图1、设计思路图

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三、主要元器件介绍

1、优先编码器74ls147

（1）、10线4线优先编码器，引脚1-9的编码点评为低电平。

（2）、输出信号是反码形式的8421BCD码。

（3）、输入信号9的级别最高，8次之，以此类推。

表1、 74ls147真值表

说明：H代表高电平

L代表低电平

X代表任意电平

1

图2、74ls147外观图

2

图3、 74ls147内部结构图

2、移位寄存器74ls194

是指寄存器中所存的代码能够在移位脉冲的作用下依次左移或右移。既能左移又能右移的称为双向移位寄存器。根据移位寄存器存取信息的方式不同分为：串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四种形式。74LS194（TTL器件）或CC40194 （CMOS器件），两者功能完全相同，可以互换使用。

表2、74ls194功能表

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表3、74 LS194模式控制及状态输出表

74LS194的最高时钟脉冲为36MHZ，其逻辑符号及引脚排列如图3所示

图4、74LS194的逻辑符号及引脚排列

其中：

（1）、D0～D1为并行输入端；

（2）、S1、S0――操作模式控制端；

（3）S R――右移串行输入端；

（4）――为直接无条件清零端；

（5）S L－－左移串行输入端；

（6）CP――为时钟脉冲输入端。

移位寄存器的运用：

移位寄存器的应用范围很广，可构成移位寄存器型计数器；顺序脉冲发生器；串行累加器；可用作数据转换，即把串行数据转换为并行数据，或把并行数据转换为串行数据等。

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3、数码寄存器74ls175

数码寄存器是能够存放二进制数码的时序逻辑电路，可实现数据的并行接收、存储和转输，但对暂时存储的数据不能移位。集成寄存器74ls175由四个基本RS与非门组成。1D-3D为4位输入码，1Q-3Q为3数码输出端。

表4、74ls175真值表

表5、74ls175功能表

图5、74ls175的逻辑符号及引脚排列

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图6、47ls175内部结构图

4、七段译码器4511BD

CMOS集成七段显示译码器4511，是具有驱动能力的集成七段显示译码器。其引脚如图6.

图7、4511引脚

四、电路设计及其计算

1、输入需要设计一个10按钮并联开关

图8、仿真图开关的设计

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2、对输入信号的编码

图9、电路输入部分

首先，通过按键将输入信号送至74ls147进行编码，其输出形式是反码形式的8421BCD码。

3、输入7断译码显示管显示数字

图10、电路显示第一部分

当输入信号时，第一个显示管经过4511的译码驱动，显示当前输入的数据，上图中显示的为当前输入数字5.

4激活移位寄存器，使第一次按键寄存的数据输入第二个显示管

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图11

图12

分析图11和图12.可知，当输入第二个数据7时，第一次输入的数据5已经移至第二个显示管，而第二次输入的数据7显示在第一个显示管上。由此可知，该电路已经实现了显示并移位的设计要求。

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五、电路仿真及其结果分析

图13、电路仿真图

仿真结果分析：按下数字键，显示器显示了对应的数字，并且在按下下一个数字时，发生了跳变，即发实现了显示数字的移位功能。所以此次设计达到了显示并且移位功能的设计要求。

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六、PCB板排布

1、全图

图14、PCB全图

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2、底层

图15、电路PCB底层

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2、顶层

图16、电路PCB顶层

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3、丝印层

图17、PCB丝印层

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七、总结

这次实验的成功经历了多次的失败。这和我的数电基础不够扎实有关。在运用电路设计电路图时,发现以前在课堂上听的很多都不记得，很

多东西在运用的时候还存在疑问。这说明了在学习上不够认真。通过这次

课程设计，我在MULTISIM软件和PROTEL软件的操作上下了比较多的功

夫，加强了对软件的熟悉。另外，由于数电学过已经一个学期了，很多知

识都有遗忘，对本次试验造成了一定困难。通过本次试验，我再次加深了

对各种芯片的熟悉和回温。

另外，本次设计实验是我明白的思路正确的重要性，如果开始就思路不对，那么实验想要做成功是很困难的。回顾起此课程设计，至今我仍

感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可

以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学

到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理

论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的

理论知识与实践相结合起来。实验过程中也教会了我要养成细心的好习惯，有好几次都是因为我的粗心而导致了实验的失败。

总结这次实验，使我明白了动手能力和理论知识之间的巨大差别，书本上学到的东西在运用到实际是往往就产生了困难。本次实验多亏了同

学们的的帮助讨论，本次实验才最终得以实现。由衷感谢同学的帮助和老

师的细心指导。

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