数码管显示的PCB设计
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第7章数码管显示电路原理图绘制任务描述本章主要内容介绍数码管显示电路原理图(如图7-1所示)的绘制。
在该原理图中,首先调用第6章建立的原理图图纸模板,然后调用第4章建立的原理图库内的两个元件:A T89C2051单片机和数码管。
通过该电路图验证建立的原理图库内的两个元件的正确性,并进行新知识的介绍,它将涵盖以下主题:●导线的放置模式、放置总线及总线引入线●原理图对象的编辑●Navigator面板、SCH Inspector面板、SCH List面板通过对本章的学习,使学生将能够更加快捷和高效地使用Altium Designer的原理图编辑器进行原理图的设计。
图7-1 数码管显示器电路原理图7.1 数码管原理图的绘制7.1.1 绘制原理图首先要做的工作首先在硬盘上建立一个名为“数码管显示电路”的文件夹,然后建立一个“数码管显示第7章 数码管显示电路原理图绘制129 电路.PrjPCB ”项目文件并把它保存在“数码管显示电路”文件夹下,新建一个原理图,调用第6章建立的原理图图纸模板,调用方法已在6.5.2中介绍,在此不赘述,并把原理图另存为“数码管显示电路.SchDoc ”。
在原理图上右击,在弹出的菜单中选择Options →Document Parameters 命令,打开Document Options 对话框,选择Units 标签,勾选Use Imperial Unit System (使用英制单位)复选框;选择Sheet Option 标签,设置Grid (栅格),Snap :50mil ,Visible :100mil ,Electrical Grid :30mil 。
选择Parameters 标签,修改Parameters 选项卡内的参数列表的内容,将参数Title 的内容改为原理图的名称:数码管显示电路;将参数Author 的内容设置为设计者的姓名:刘明;将参数ApprovedBy 的内容设置为:李思进;将参数Technologist 的内容设置为:徐丹丹;将参数Normalizer 的内容设置为:李力;将参数Ratifier 的内容改为设置为:邓勇前;将参数CompanyName 的内容改为:重庆森伟电子公司;将参数SheetNumber 的内容改为:BD2.898.000DL ;然后单击OK 按钮。
设计报告设计任务:设计一个智能化万年历时钟电路,LED数码管作为电路的显示部分,按钮开关作为调时部分,通过与单片机连接数码管动态显示年、月、日、时、分、秒、星期、温度。
并能准确计算闰年闰月的显示。
设计要求:通过与单片机连接数码管动态显示年、月、日、时、分、秒、星期等功能,并能准确计算闰年闰月的显示,三个个按钮连接P3.0、P3.1、P3.2可以精确调整每一个时间数值,通过对所设计的万年历时钟电路进行实验测试,达到了动态显示时间,随时调整时间等技术所连线路和单片机接口仿真图如图3所示:图3 仿真按键4)温度采集部分:DS18B20温度传感器,测温范围-55℃~+125℃,固有测温分辨率0.5℃。
独特的单线接口方式,DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。
DS18B20的采集数据通过DQ传入单片机,单片机读取数据后将数据输出!如图所示:程序如下:ReadOneChar(void){unsigned char i=0;// 定义i用于循环unsigned char dat = 0;// 读取的8位数据for (i=8;i>0;i--)//8次循环{DQ = 0;// 拉低DQ总线开始读时序dat>>=1;// dat左移一位DQ = 1; //释放DQ总线if(DQ)// 如果DQ=1,执dat|=0x80;(0x80即第7位为1,如果DQ为1,即读取的数据为1,将dat的第7为置1,然后dat>>=1,循环8次结束,dat 即为读取的数据)//DQ=0,就跳过dat|=0x80;Tdelay(4);// 延时以完成此次读时序,之后再读下一数据}return(dat); 返回读取的dat}//写一个字节WriteOneChar(unsigned char dat){unsigned char i=0;//for (i=8; i>0; i--)//{DQ = 0;//DQ = dat&0x01;//Tdelay(5);//延时以完成此次读时序,之后再读下一数据DQ = 1;//dat>>=1;//}}//读取温度ReadTemperature(void){unsigned char a=0;unsigned char b=0;unsigned int t=0;float tt=0;//Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC);// 写指令,跳过ROM,WriteOneChar(0x44);// 启动温度转换Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC);// 写指令,跳过ROM,WriteOneChar(0xBE);// 写指令,读暂存存储器a=ReadOneChar();//读低8位b=ReadOneChar();//读高8位t=b;//t<<=8;//t=t|a;//tt=t*0.0625;//t= tt*10+0.5;//return(t); //获得0.01°C 的精度并返回}LED数码管的选择LED数码管分为共阴和共阳两种,以利用STC89C51的P0口作为LED显示的数据部分,以P2口的七个口作为显示部分的位选,通过三八译码器和4-16译码器扩展为17位的位选分别接在一个四位数码管和13个数码管的位选部分。
数电实验报告数码管显示控制电路设计实验目的:设计一个数码管显示控制电路,实现对数码管的显示控制。
实验器材:数码管、集成电路、电阻、开关、电源等。
实验原理:数码管是一种用它们来显示数字和字母的一种装置。
它由几个独立的发光二极管组成,每个数字由不同的发光二极管的组合表示。
对数码管的显示控制通常使用多路复用技术实现,即通过控制数码管的分段和共阴极或共阳极来实现不同数字的显示。
实验步骤:1.确定数码管的类型和接线方式。
本实验中使用共阳数码管,数码管共阳极通过电阻连接到正极电源。
2.选取适当的集成电路作为显示控制电路。
本实验中选择CD4511作为显示控制芯片,它可以实现对4位共阳数码管的显示控制。
3.连接电路。
将4位共阳数码管的阳极分别连接到CD4511芯片的A、B、C和D端口,共阴极连接到电源正极。
将CD4511芯片的输入端口IN1、IN2、IN3和IN4连接到微控制器的输出端口,控制微控制器输出的电平来选通不同的数码管。
4.设置微控制器的输出。
通过编程或手动设置微控制器的输出端口来控制数字的显示。
根据需要显示的数字,将相应的输出端口设置为高电平,其余端口设置为低电平。
通过适当的延时控制,便可以实现数字的连续显示。
实验结果与分析:经过上述步骤完成电路搭建后,我们可以通过改变微控制器的输出端口来控制数码管的显示。
当我们设置不同的输出端口为高电平时,相应的数码管会显示对应的数字。
通过适当的延时控制,我们可以实现数字的连续显示,从而实现对数码管的显示控制。
实验结论:通过本次实验,我们成功地设计并实现了一个数码管显示控制电路。
通过对微控制器输出端口的控制,我们可以实现对数码管的数字显示控制。
这对于数字显示系统的设计和开发具有重要意义。
实验心得:通过本次实验,我对数码管的显示控制有了更深入的了解。
数码管作为一种常见的数字显示装置,广泛应用于各种电子设备中。
掌握其显示控制原理和方法对于电子技术爱好者来说至关重要。
通过实际操作,我对数码管显示控制电路的设计和实现有了更深入的认识,同时也提高了我对数字显示系统的理解和设计能力。
实验报告(十)实验10 数码管显示电路原理图绘制(一)复习:原理图编辑的操作界面设置图纸设置:图纸尺寸、图纸方向、图纸颜色栅格(Grids)设置一.实验目的1.了解元器件查找及放置2.了解导线放置模式3.熟悉元件属性编辑及放置二.实验设备计算机;altiumdesigner软件。
三.实验内容1.调用原理图模板,准备绘制数码管显示电路。
2.数码管显示电路如下图3.数码管的元器件属性见下表实验报告(十)4.添加libraris集成库。
5.搜索元器件并放置元器件。
6.用总线连接数码管与排阻及74LS49。
7.保存电路。
8.检查电路。
四.实验步骤1.原理图图纸模板文件的调用调用B5理图图纸模板。
(1)在主菜单中执行File→New→Schematic命令,新建一个空白原理图文件。
注意:在调用新的原理图图纸模板之前,首先要删除旧的原理图图纸模板。
(2)在主菜单中执行Design→General Template→Choose Another File命令,弹出“打开文件”对话框,选择上面创建的原理图图纸模板文件B5_Template.SchDot,单击“打开”按钮,弹出Update Template对话框,如图所示。
图1 Update Template对话框该对话框中的Choose Document Scope有三个选项,用来设置操作对象的范围,其中: Just this document表示仅仅对当前原理图文件进行操作,即衣橱当前原理图文件模板,调用新的原理图图纸模板。
All schematic documents in the current project表示将对当前原理图文件所在工程中的所有原理图文件进行操作,即移除当前原理图文件所在工程中所有的原理图文件模板,调用新的原理图图纸模板。
All open schematic documents 表示将对当前所有已经打开的原理图文件进行操作,即衣橱当前打开的所有原理图文件模板,调用新的原理图图纸模板。
实验八:数码管显示控制电路设计一、设计任务与要求:能自动循环显示数字0、1、2、3、4、0、3、0、3、4。
二、实验设备:1、数字电路实验箱;2、函数信号发生器;3、8421数码管;4、74LS00、74LS90。
三、实验原理图和实验结果:1、逻辑电路设计及实验原理推导:将0、1、2、3、4、0、3、0、3、4用8421码表示出来,如下表:表一用8421码表示设想用5421码来实现8421码表示的0、1、2、3、4、0、3、0、3、4,故将0、1、2、3、4、5、6、7、8、9用5421码表示出来以与上表做对比:表二 用5421码表示:观察表一,首先可得到最高位全为0,故译码器的“8”直接接低电平即可;对比表一和表二得,“4”位上的数字两表表示的数字是一样的,故“4”直接与5421码的“4”输出相连即可,即译码器的“4”连74LS90的“Q 3”端;数码管的“2”对应的无明显规律,列卡诺图如下:可得F2=1020Q Q Q Q ;最后一位与5421的“1”相同,故74LS90的Q1直接接数码管的“1”。
至此,实验原理图即可画出了.2、实验原理图:3、实验结果:编码器上依次显示0、1、2、3、4、0、3、0、3、4。
四、实验结果分析:实验结果为编码器上依次显示0、1、2、3、4、0、3、0、3、4,满足实验设计要求。
五、实验心得:在实验之前我用仿真软件,使用同样的实验器件仿真了序列0、1、2、3、4、1、3、0、2、4,已经把利用74LS90产生序列的原理掌握了,所以在实验时老师布置了本次的实验目的之后,我很快的设计出了如何连接电路,但是实验过程却没有想象的那么简单,实验电路板和仿真软件毕竟不同,实验中可能出现插线不紧或者松动的现象,函数发生器的相关参数的设置,偏移量的设置等等问题都会出现。
这就给实验的进行造成了很大的麻烦,查了几遍连线完全没有错误,但就是出不来想要的序列,最后重新安了一遍线,保证插线完好,并用了输出比较稳定的函数发生器产生序列,终于调出来了。
目录一、原理图设计说明 (1)1.1数码管硬件电路设计 (1)1.2矩阵键盘电路设计: (2)二、程序设计说明 (3)2.1键盘扫描程序设计 (3)2.2算术运算程序设计 (4)2.3显示程序设计 (5)三、工作原理图及程序流程图 (6)四、程序清单 (9)五、参考文献 (15)一、原理图设计说明1.1数码管硬件电路设计数码管数据显示的硬件电路由单片机、4 位共阳极数码管、位驱动电路、限流电阻等组成。
实验板中用杜邦线将P7 与单片机IO 口相连(这里以P0 口为例)。
用跳线将P8 与单片机P2 低四位相连,P0 口送出数码管段选码,P2 送出位选码。
图1-1 数码管硬件电路原理图1.2矩阵键盘电路设计:4*4 矩阵键盘行输入接单片机P1.0-P1.3,列输入接单片机P1.4-P1.7,通过扫描方式检测是否有键按下,并确定键值,使用矩阵键盘时注意给P10 矩阵键盘选择端使能。
对键盘进行编号,S3-S18,按下相应按键,在数码管上显示相应键值(0-F)。
例如按下S10 键,显示A,按下S0 键,显示0。
图1-2 矩阵键盘电路原理图二、程序设计说明2.1键盘扫描程序设计键盘扫描程序的过程为:开始时,先判断是否有键闭合,无键闭合时,返回继续判断,有键闭合时,先去抖动,然后确定是否有键按下,若无键按下,则返回继续判断是否有键闭合,若有键按下,则判断键号,然后释放,若释放按键完毕,则返回,若没有释放按键,则返回继续释放。
其流程图如图2-1所示。
图2-1 键盘扫描程序流程图算术运算程序的过程为:先判断输入的运算符是+、-、*、/ 中的哪一个,若是+或-,则要判断运算结果是否溢出,溢出则显示错误信息,没溢出就显示运算结果,若是/,则要先判断除数是否为零,为零就显示错误信息,不为零则显示运算结果,若是-,则直接显示运算结果。
其流程图如图2.2所示。
图2-2 算术运算程序设计流程图先是程序的过程为:显示开始时,先进行LED的初始化,判断是否显示,若不显示,则返回,若显示,则进行相应功能的设置,然后送地址和数据,再判断是否显示完,显示完则返回,没有显示完则继续送地址。
数码管显示电路设计首先,我们需要选择合适的数码管。
常用的数码管有共阳极数码管和共阴极数码管,其区别在于电平控制的方式不同。
对于共阳极数码管,当对应的引脚接高电平时,该数码管段显示亮;而对于共阴极数码管,则是接低电平时显示亮。
因此,我们需要根据驱动电路的设计选择合适的数码管。
在选择数码管的同时,我们还需要考虑数码管的位数和段数。
位数代表了数码管能显示的数字的个数,通常有4位和7位两种常见的位数;段数表示数码管能显示的数字的段数,一般是7段或14段。
常见的4位7段数码管可以显示0~9以及A~F共16个不同的数字和字母。
如果需要显示更多的字符,可以选择多位数码管或多个数码管进行组合。
接下来,我们需要设计驱动电路。
驱动电路的设计关键在于确定数字信号和控制信号的转换方式。
最常见的驱动电路是采用二进制计数器和译码器。
二进制计数器可以将输入的数字信号转换成二进制形式,译码器则负责将二进制信号转换成数码管所需的控制信号,使其能够正确地显示相应的数字。
驱动电路还要考虑到数码管的刷新频率。
由于人眼的视觉暂留效应,当刷新速度超过一定频率时,我们看到的显示便会连续而稳定。
一般来说,数码管的刷新频率应保持在50Hz以上,否则会出现明显的闪烁现象。
因此,在驱动电路的设计中,需要选择合适的计数速度和刷新频率。
此外,还需要考虑数码管的亮度控制。
通常,数码管的亮度由电流控制,通过调节电流的大小来改变数码管的亮度。
为了实现亮度的可控性,可以在驱动电路中引入可调电阻或PWM调光等方式进行亮度控制。
最后,需要注意的是,数码管的显示电路设计还需考虑到电路的抗干扰能力和稳定性。
抗干扰能力是指电路对外部电磁干扰的抵抗能力,通过合理的布线和滤波电路可以提高电路的抗干扰能力;而稳定性则是指电路在工作过程中的稳定性,需要注意供电电压的稳定性、温度的影响等因素。
总之,数码管显示电路的设计需要根据具体的需求来选择数码管类型、确定显示位数和段数,设计合适的驱动电路,考虑刷新频率和亮度控制,同时保证良好的抗干扰能力和稳定性。
实验报告(十一)
实验11 数码管显示电路原理图绘制(二)复习:
原理图编辑的操作界面设置
图纸设置:图纸尺寸、图纸方向、图纸颜色
栅格(Grids)设置
一.实验目的
1.了解导线放置模式
2.掌握总线的绘制
3.重点:熟练掌握放置总线和总线引入线
4.难点:导线放置模式
二.实验设备
计算机;altiumdesigner软件。
三.实验内容
1.打开上节课建立的数码管显示电路
2.用总线连接数码管与排阻及74LS49。
3.按照例题要求连接电路
4.保存电路。
5.检查电路。
四.实验步骤
1.打开上节课建立的数码管显示电路
2. 用总线连接数码管与排阻及74LS49。
实验报告(十一)
(1)用放置→线命令连接部分电路
(2)放置→总线命令,绘制总线的主干部分;
(3)放置→总线入口,放置总线分支,可以通过shift+space键改变线的显示模式(4)连接引脚与总线分支
(5)放置网络标号,完成后的原理图如下图所示。
3.保存文件
4.检查电路
五.实验总结
通过练习熟练的掌握了原理图绘制的基本步骤,能快速的用总线连接线路图。
实验作业:
写出实验报告。
实验五数码管电路的PCB设计一、实验目的(1)熟练掌握项目工程文件、原理图文件、PCB文件、原理图元件库和封装库的建立;(2)熟练掌握电路原理图的绘制;(3)熟悉PCB的运行环境,了解PCB板的编辑环境及参数设置;(4)熟练掌握PCB的设计流程;(5)熟悉PCB中元件的布局、电路板的布线等设置。
二、实验原理电路设计的一般流程如下:(1)电路图的设计:根据给定的功能和特性指标要求,通过各种方式,确定采用的拓扑结构及各个元件的参数值。
(2)新建PCB项目工程文件(.PrjPcb)和原理图文件(.SchDoc),并保存。
(3)打开原理图编辑窗口,修改原理图工作环境参数的设置(如图纸尺寸、栅格、标题栏等);(4)绘制电路原理图:A:在库工作面板点击“库”按键装载常用元件库:Miscellaneous Devices.IntLib和Miscellaneous Connectors.IntLib。
如果已知某元件在哪个库也可按此方法装载此库。
B:如果已知某元件名称,则在库工作面板点击“搜索”按键,按元件名称进行搜索。
C:如果在所有的库中找不到想要的元件,或者所有库中的元件不符合设计电路的要求,则可以按要求创建需要的元件。
创建原理图元件库(.SchLib),在其元件库编辑界面绘制元件符号,然后在SCH Library面板为其添加封装。
如果系统库中没有合适的封装,则创建元器件封装库(.PcbLib)为其绘制符合要求的封装。
D:找到电路图中所有元器件放到原理图编辑窗口,然后将所有元器件进行合理布局。
E:绘制电源、接地、导线、总线、总线端口和网络标签等其他电路元素。
F:对绘制好的电路原理图中所有元器件的属性参数进行设置。
(5)检查绘制好的电路原理图:A:执行“设计/工程的网络表/Protel”命令生成网络表文件,通过此文件查看元器件的名称、封装、注释和电路中各网络节点的连接状态。
B:执行“工具/封装管理器”命令启动封装管理器检查电路中所有元器件的封装。