数字电路课程设计【PPT课件】

13.1 系统方框图
数据送移位寄存器,所送的数据内容由存储器的地址信号确定。
存储器的容量由霓虹灯的段数、显示方式及显示方式的种类确定。n段霓
虹灯,m种显示方式,要求存储器的容量为
c=k×n×m(bit)
只读存储器可以采用常用的EPROM,如2764、27128、27256、27512等。
(3) 地址计数器 地址计数器产生由低到高连续变化的只读存储器的地址,存储器内对应地
只要改变送至每段霓虹灯的数据,即可改变霓虹灯的显示方式,显然,我们可以通过合 理地组合数据(编程)来得到霓虹灯的不同显示方式。
3．系统框图 根据设计要求,确定如图13.1所示系统框图。
框图中,右边的D0-Dn为n个发光二极管,它们与n段霓虹灯相对应,二极管亮, 则霓虹灯亮。下面介绍框图中各部分的功能与实现方法。
本节设计与制作的多路可编程控制器就具有这种功能。
通过这一课程设计,读者可以在如下方面得到锻炼。 (1)基本了解设计数字系统的一般方法。 (2)进一步熟悉常用数字器件的使用方法。 (3)基本掌握通过逻辑分析查找数字电路故障的方法。 (4)熟悉并学会使用用于读写EPROM的常用软件,掌握固化与擦除 EPROM的方法。
(1) 移位寄存器 移位寄存器用于寄存控制发光
二极管亮、灭的数据,对应n个发光 二极管,移位寄存器有n位输出。
移位寄存器的输入信号取自存储 器输出的8位并行数据,为使电路简单, 可以采用8位并入并出的移位寄存器, 也可以采用并入串出的移位寄存器。
(2) 只读存储器
只读存储器内部通过编程已写入
控制霓虹灯显示方式的数据,控制器 每间隔一段时间(显示定时)将n位
电路中的地址计数器由3块74LS161组成,它产生11位地址数 据,计数输出直接与存储器的地址线相连。
振荡电路采用555(1)组成多谐振荡器来实现,其振荡频率可以 在1kHz～1MHz之间取值。
定时器采用555(2)组成的单稳态触发器来实现,改变可变电阻 RP的数值。可以改变定时器的时间,即每帧画面显示的时间。显示 时间一般定在0.1～1s之间。
址的数据被送至寄存器。地址计数器输出的位数由存储器的大小决定。
64Kbyt容量的存储器对应的地址线为16根,因此要求16位计数器。其余可 依次类推。地址计数器给出存储器的全部地址以后自动复位,重新从0000H开始 计数。 (4) 控制门与定时器
控制门用于控制计数脉冲是否到达地址计数器。控制门的控制信号来自定 时器,定时器启动时,控制门被关闭,地址计数器停止计数,寄存器的数据被锁存。 此段时间发光二极管发光。达到定时值时,定时器反相,计数器重新开始计数。
我们以背景霓虹灯的显示效果为例,介绍其显示原理。设有一排n段水平排列的霓虹 灯,它从左到右每间隔0.2秒逐个点亮。其控制过程如下:
若以“1”代表霓虹灯点亮,以“0”代表霓虹灯熄灭,则开始时刻,n段霓虹灯 “0”,随后, 控制器将一帧n个数据送至n段霓虹灯的控制端,其中,最左边的一段霓虹灯对应的控制数 据为“1”,其余的数据均为零,即1000…000。当n个数据送完以后,控制器停止送数,保留这 种状态0.2秒,此时,第1段霓虹灯被点亮,其余霓虹灯熄灭。随后,控制器又在极短的时间内 将数据1100…000送至霓虹灯的控制端,并定时0.2秒,这段时间,前两段霓虹灯被点亮。由 于送数过程很快,我们观测到的效果是第一段霓虹灯被点亮0.2秒后,第2段霓虹灯接着被 点亮,即每隔0.2秒显示一帧图样。如此下去,最后控制器将数据1111…111送至n段霓虹灯 的控制端,则n段霓虹灯被全部点亮。
13.2.1 电路设计项目
—— 霓虹灯控制器
1．设计要求
设计并制作出一种用于控制霓虹灯的控制器,它具有如下功能:
(1)可以控制每段霓虹灯的点亮或熄灭。 (2)每段霓虹灯的点亮与熄灭可以通过编程来实现。 (3)每间隔一段时间,霓虹灯的图样变化一次。 (4)图样变化的间隔时间可以调节。
2．霓虹灯受百度文库显示的基本原理
控制门可以用一般的与门或或门,定时器可以采用单稳态电路来实现,也可 以用计数器实现。
(5) 长度计数器 长度计数器与地址计数器对应同一个计数脉冲。长度计数器工作时,地址计
数器也在工作。计数器工作期间,存储器对应地址的数据被逐级移位至对应的寄 存器。长度计数器的计数长度为n / 8,该长度恰好保证一帧图样(n位)的数据从存 储器中读出送寄存器锁存。长度计数器达到长度值时自动清零,同时启动定时器 工作。定时器启动期间,长度计数器与地址计数器的计数脉冲均被封闭。
设计方法也由采用真值表求逻辑表达式、画出逻辑 电路图的方式到通过确定总体方案,采取从局部到整体, 用各种中大规模集成电路来组成满足要求的逻辑电路系 统的方式。
本章主要介绍如何采用中、大规模集成电路设计数 字电路系统。
13.2 多路可编程控制器设计与制作
在实际应用中,常常需要一种能同时控制多组开关按一定的 方式闭合与断开的装置,比如显示图样不断变化的各种霓虹灯或 彩灯的电源控制系统。
数字电路课程设计
经过上述各章的学习,我们已经熟悉了常用数字电 路的一般原理与器件的使用方法。随着微电子技术的迅 速发展,数字电路设计的对象、方法与手段发生了很大 变化,设计对象从基本逻辑功能电路(计数器、寄存器等) 的设计到数字逻辑系统的设计再到大规模数据控制与处 理系统(CPU、DSP等)的设计。
4．实用电路 根据上面的分析,设计出
如左图所示的实用电路。
电路概述
实用电路可以控制32段 霓虹灯,用32个发光二极管代 替霓虹灯。
电电路路中中的的存移储位器寄采用存具器有采 8用K地74址LS的37E4P,当RO与M112脚76相4,连电路的 中 A前移 时 寄12面2存接,位7862位器地4脉K的数移。地冲最据位因址产后从至此的生两另,上存实上根一至储际地升个下单只址寄沿从元用线存突一。到A器变了由个11,、 于构只成控8 位制并32段行霓移虹位灯电,路它。仍 可显 以然保, 出证现有在足1够1 脚多的的移显位示脉方冲式,。 如一有次必只要能,有可4以个通。过接插的方 式改变A11、A12 的电平,选择 其他6K地址对应的图样。