数字显示电路

数字显示电路
一、设计任务与要求
给定16个按键作为输入，分别编号为0~15，输出为2个共阳的七段数码管。

当按下某个键后，该按键的编号即在2个数码管上显示出来。

若同时按下多个按键，优先级别的顺序是15~0。

二、总电路框图及总原理图
1、电路框图如图2-1所示。

图2-1 数字显示电路电路框图
2、电路原理图如图2-2所示。

图2-2 数字显示电路原理图
三、实验所用到的芯片
优先编码器74148，四位二进制加法器74283，与非门7400，显示译码器7447。

1、74LS148优先编码器
74LS148管脚图和功能表如图3-1和表3-1所示：
图3-1 74LS148管脚图
表3-1 74LS148功能表
74LS148是一种优先编码器，优先编码器是一种允许同时输入两个以上的有效输入信号的编码器，优先编码器给所有的输入信号规定了优先顺序，当多个输入信号同时有效时，只对其中优先级最高的一个信号进行编码。

74LS148是常用的8线-3线优先编码器，其功能表如上图，其中I0~I7为编码输入端，低电平有效。

F0~F7是编码输出端，也是低电平有效。

EX为优先扩展输出端，级联应用时可作为输出位的扩展端。

2、74LS47译码器
74LS47管脚图和功能表如图3-2和表3-2所示：
图3-2 74LS47管脚图
表3-2 74LS47功能表
74LS47是驱动共阳极LED数码管的译码驱动器。

为了直接驱动指示灯，74LS47的输出端是低电平作用的，即输出为0是，对应的字段点亮；输出为1时，对应的字段熄灭。

译码器有4个使能端，灯测试输入LT、静态灭灯输入BI、动态灭零输入RBI、动态灭零输出RBO。

当LT接低电平且BI/RBO端接高电平时，译码器各段输出低电平，数码管七段全亮，因此可利用此端输入低电平对数码管进行测试。

RBI是动态灭零输入使能端，LT=1，RBI=0时，如果输入数码DCBA=0000，译码器各段输出端均为高电平，数码不显示数字，并且灭零输出RBO为0。

利用RBI端，可对无意义的零进行消隐。

BI是静态灭灯输入使能端，它与灭零输出RBO共用一个输出端，当BI=0，不论DCBA为何值状态，译码器各段输出均为高电平，显示器各段均不亮，利用BI可对数码管进行熄灭或工作控制。

RBO是动态灭零输出，当RBI=0，LT=1，DCBA=0000时，表示译码器出于灭零状态，此时BI/RBO为输出端，输出RBO=0。

RBO端的设置主要用于多个译码器级联时，对无意义的零消隐。

3、74LS283全加器
74LS283管脚图如图3-3所示：
图3-3 74LS283管脚图
集成加法器74LS283是4位二进制超前进位全加器。

A1、A2、A3、A4和B1、B2、B3、B4分别为加数和被加数。

C0为低位进位，C4为本位进位。

S0、S1、S2、S3为和数。

4、74LS00与非门
74LS00管脚图如图3-4所示：
图3-4 74LS00管脚图
5、数码管
图3-5 数码管管脚图
中小型的荧光数码管和发光二极管显示器多采用七段形式显示。

荧光数码管是一种真空管，其外形引脚如上图所示，灯丝兼作阴极，阳极由涂发光物质的材料制成，其形状为a、b、c、d、e、f、g，七个笔画段构成的8字，也可增加一个点状显示灯表示小数点。

阳极与
阴极之间设有栅极，当灯丝加热时发射电子，经加20V电压的栅极加速后撞击到阳极，如该阳极接有20V高压则发出荧光；若该阳极未接高压则不发荧光，由此显示相应的字形。

七段发光二极管显示器的原理与荧光显示器相似，用七个发光二极管构成a、b、c、d、e、f、g 七个笔画段，并分为共阳极和共阴极两种连接方法。

共阳极是将七个发光二极管的阳极接在一起并接在正电源上，阴极接到译码器的各输出端，当哪个发光二极管的阴极为低电平时对应的那个发光二极管就导通发光。

共阴极则是将七个发光二极管的阴极联在一起并接地，阳极译码器的各输出端，哪一个阳极为高电平时对应的那个二极管就发光。

我们在实验中用到的是共阳极的数码管，在连接电路的时候将3、8两个管脚都接到正电源上。

四、各模块电路设计思路分析及元件参数计算
编码电路部分，运用两片74LS148，实现16端输入。

当对应按键按下时，该输入端为低电平。

第2片74LS148使能端由第1片YS控制，当8—15有按键按下时，YS为高电平，第2片不编码，即可达到电路设计中优先级别的要求。

通过与非门和全加器，可将按下按键的号码输入转化为二进制编码。

译码显示电路部分，采用七段显示译码驱动器74LS47与共阳数码管，进行译码输出。

为防止数码管输入电流过大，需要在74LS47输出端与数码管输入端之间串联200—300欧姆的电阻。

调整和校正部分由与非门电路和全加器电路构成。

根据题目要求，显示输入应为8421BCD码，可以采用用加六的办法实现。

当输入小于9时，直接输出；当大于9时，将BCD 码加6（溢出后相当于减10）且十位进1.
五．实验电路图
实验电路图仿真结果如图5-1所示。

图5-1 实验电路仿真结果六、测试结果分析，调试过程
显示数字7：
开关部分：以及优先级别
显示数字15：
七、设计过程的体会
八、元件清单
2个8线—3线优先编码器74LS148
2个四2输入与非门74LS00
1个四位二进制加法器74LS283
2个译码器74LS47
2个共阳数码管
16个按键
16个1kΩ电阻
14个200Ω电阻
九、参考文献
[1]侯建军.电子技术基础实验、综合设计实验与课程设计[M].北京：高等教育出版社,2007.
[2]侯建军.数字电子技术基础[M].（第二版）.北京：高等教育出版社,2007.
[3]陈大钦.电子技术基础实验[M].武汉：华中科技大学出版社,2001.。