BCD7段译码器

实验一基本门电路的设计[实验目的]1．学习MAX+PLUSII 软件的基本操作；2．学习使用原理图、文本文件进行设计输入；3．初步掌握器件设计、编译、仿真和编程的过程；4．学习掌握教学实验板的使用方法；4．学习掌握基本门电路的设计方法；[实验说明]基本门电路主要用来实现基本的输入/输出之间的逻辑关系，包括与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门、同或门灯，下面为2输入端与非门的基本门电路的设计。

2输入端与非是组合逻辑电路中的基本逻辑器件，有2个输入端A、B和1个输出端Y。

其真值表如表所示。

2输入端与非门应具备的脚位：输入端：A、B；输出端：Y。

[实验要求]1用原理图方法实现2输入与非门2用VHDL语言实现2输入与非门3设计仿真文件，进行软件验证4通过下载线下载到实验板上进行验证[实验报告要求]1画出原理图2写出VHDL编程语言源文件3给出软件仿真和硬件测试结果4通过下载线下载到实验板上进行验证5写出学习总结附：1．原理图输入与非门原理图输入法的操作步骤介绍如下。

（1）建立新文件：选取窗口菜单File-New，出现对话框，选择Graphic Editor file选项，单击OK按钮，进入图形编辑画面。

（2）保存：选取窗口菜单File-Save，出现对话框，键入文件名nand2.gdf，单击OK按钮（3）指定项目名称，要求与文件名相同：选取窗口菜单File-Project-Name，键入文件名nand2，单击OK按钮。

（4）确定对象的输入位置：在图形窗口内单击鼠标左键。

（5）引入逻辑门：选取窗口菜单Symbol-Enter Symbol，在\Maxplus2\max2lib\prim处双击，在Symbol File菜单中选取NAND2逻辑门，单击OK按钮。

（6）引入输入和输出脚：按步骤（5）选出2个输入端和1个输出脚。

（7）更改输入和输出脚的脚位名称：在PIN_NAME处双击鼠标左键，进行更名，输入脚位A、B，输出脚为Y。

计数器及其译码显示电路设计一、引言计数器及其译码显示电路是数字电路中常见的模块，广泛应用于计数、测量、定时等领域。

本文将介绍计数器及其译码显示电路的设计原理和实现方法。

二、计数器的基本原理计数器是一种能够在一定范围内按照规定的步长进行累加或累减操作的电路。

常见的计数器有二进制计数器和十进制计数器两种。

1.二进制计数器二进制计数器是指能够在二进制数字系统中进行累加或累减操作的电路。

其基本原理是通过触发器来实现数据存储和状态转移，以达到累加或累减的目的。

常见的二进制计数器有同步计数器和异步计数器两种。

同步计数器是指所有触发器都在同一个时钟脉冲下进行状态转移，因此具有较高的稳定性和精度。

异步计数器则是指每个触发器都有自己独立的时钟输入，因此具有较高的速度和灵活性。

2.十进制计数器十进制计数器是指能够在十进制数字系统中进行累加或累减操作的电路。

其基本原理是通过将二进制计数器的输出信号转换为十进制数字系统中的数字，以达到实现十进制计数的目的。

常见的十进制计数器有BCD计数器和二进制-BCD码转换器两种。

三、译码显示电路的基本原理译码显示电路是一种能够将数字信号转换为对应的字符或图形信号进行显示的电路。

常见的译码显示电路有BCD-7段译码器和BCD-10段译码器两种。

1.BCD-7段译码器BCD-7段译码器是指能够将4位二进制代码转换为对应的7段LED数字管显示信号的电路。

其基本原理是通过查表法将4位二进制代码映射到对应的7段LED数字管上，以实现数字信号到字符信号的转换。

2.BCD-10段译码器BCD-10段译码器是指能够将4位二进制代码转换为对应的10个LED 灯管显示信号的电路。

其基本原理与BCD-7段译码器相似，不同之处在于需要额外添加3个LED灯管用于表示“.”、“-”和“+”等符号。

四、计数器及其译码显示电路设计实例下面以一个4位同步二进制计数器及其对应的BCD-7段译码器为例，介绍其设计过程。

七段显示译码器7448功能,引脚图及应用电路数字显示译码器是驱动显示器的核心部件，它可以将输入代码转换成相应的数字显示代码，并在数码管上显示出来。

图8-51所示为七段显示译码器7448的引脚图，输入A3 、A2 、A1和A0接收四位二进制码，输出a～g为高电平有效，可直接驱动共阴极显示器，三个辅助控制端、、，以增强器件的功能，扩大器件应用。

7448的真值表如表8-20所示。

从功能表可以看出，对输入代码0000，译码条件是：灯测试输入和动态灭零输入同时等于1，而对其他输入代码则仅要求=1，这时候，译码器各段a～g输出的电平是由输入代码决定的，并且满足显示字形的要求。

图8-51 7448引脚图表8-20 7448功能表灯测试输入低电平有效。

当 = 0时，无论其他输入端是什么状态，所有输出a～g均为1，显示字形8。

该输入端常用于检查7448本身及显示器的好坏。

动态灭零输入低电平有效。

当=1，，且输入代码时，输出a～g均为低电平，即与0000码相应的字形0不显示，故称“灭零”。

利用=1与= 0，可以实现某一位数码的“消隐”。

灭灯输入／动态灭零输出是特殊控制端，既可作输入，又可作输出。

当作输入使用，且= 0时，无论其他输入端是什么电平，所有输出a～g均为0，字形熄灭。

作为输出使用时，受和控制，只有当，，且输入代码时，，其他情况下。

该端主要用于显示多位数字时多个译码器之间的连接。

【例8-13】七段显示器构成两位数字译码显示电路如图8-52所示。

当输入8421BCD码时，试分析两个显示器分别显示的数码范围。

图8-52 两位数字译码显示电路解：图8-52所示的电路中，两片7448的均接高电平。

由于7448(1)的，所以，当它的输入代码为0000时，满足灭零条件，显示器(1)无字形显示。

7448(2)的，所以，当它的输入代码为0000时，仍能正常显示，显示器(2)显示0。

而对其他输入代码，由于，译码器都可以输出相应的电平驱动显示器。

目录1．引言 (2)2．课题目标 (2)2.1 芯片设计目标 (2)2.2数码钟工作简介 (2)3．AT89C51单片机的基本结构和基本工作原理 (3)3.1 89C51的引脚特点 (2)3.2 LED数码显示器简介 (5)3.3 BCD-锁存/7段译码/驱动器CC4511简介 (6)4．硬件工作介绍 (7)4.1 电源组成部分 (7)4.2 线路布置图部分 (8)5．软件工作介绍 (10)5.1 语言编程介绍 (10)5.2硬件及软件问题分析 (11)5.3 软件程序介绍 (11)5.4软件调试及驱动程序 (16)6、结束语 (17)7、毕业设计总结 (17)1．引言单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。

它是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口（I/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。

计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕竟体积大。

微计算机（单片机）在这种情况下诞生了,它为我们改变了什么？纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC 卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。

以前没有单片机时，这些东西也能做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。

在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。

这样产品的体积变小了，成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了.所以，它的魔力不仅是在现在，在将来将会有更多的人来接受它、使用它。

据统计，我国的单片机年容量已达1——3 亿片，且每年以大约16%的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。

七段显示译码器7448功能,引脚图及应用电路数字显示译码器是驱动显示器的核心部件，它可以将输入代码转换成相应的数字显示代码，并在数码管上显示出来。

图8-51所示为七段显示译码器7448的引脚图，输入A3 、A2 、A1和A0接收四位二进制码，输出a～g为高电平有效，可直接驱动共阴极显示器，三个辅助控制端、、，以增强器件的功能，扩大器件应用。

7448的真值表如表8-20所示。

从功能表可以看出，对输入代码0000，译码条件是：灯测试输入和动态灭零输入同时等于1，而对其他输入代码则仅要求=1，这时候，译码器各段a～g输出的电平是由输入代码决定的，并且满足显示字形的要求。

图8-51 7448引脚图表8-20 7448功能表灯测试输入低电平有效。

当 = 0时，无论其他输入端是什么状态，所有输出a～g均为1，显示字形8。

该输入端常用于检查7448本身及显示器的好坏。

动态灭零输入低电平有效。

当=1，，且输入代码时，输出a～g均为低电平，即与0000码相应的字形0不显示，故称“灭零”。

利用=1与= 0，可以实现某一位数码的“消隐”。

灭灯输入／动态灭零输出是特殊控制端，既可作输入，又可作输出。

当作输入使用，且= 0时，无论其他输入端是什么电平，所有输出a～g均为0，字形熄灭。

作为输出使用时，受和控制，只有当，，且输入代码时，，其他情况下。

该端主要用于显示多位数字时多个译码器之间的连接。

【例8-13】七段显示器构成两位数字译码显示电路如图8-52所示。

当输入8421BCD码时，试分析两个显示器分别显示的数码范围。

图8-52 两位数字译码显示电路解：图8-52所示的电路中，两片7448的均接高电平。

由于7448(1)的，所以，当它的输入代码为0000时，满足灭零条件，显示器(1)无字形显示。

7448(2)的，所以，当它的输入代码为0000时，仍能正常显示，显示器(2)显示0。

而对其他输入代码，由于，译码器都可以输出相应的电平驱动显示器。

七段显示译码器7448功能，引脚图及应用电路数字显示译码器是驱动显示器的核心部件，它可以将输入代码转换成相应的数字显示代码，并在数码管上显示出来。

图8-51所示为七段显示译码器7448的引脚图，输入A3、A2、A1和A0接收四位二进制码，输出a〜g为高电平有效，可直接驱动共阴极显示器，三个辅助控制端厅、亦7|、可亦而，以增强器件的功能，扩大器件应用。

7448的真值表如表8-20所示。

从功能表可以看出，对输入代码0000,译码条件是：灯测试输入和动态灭零输入同时等于1,而对其他输入代码则仅要求=1,这时候，译码器各段a〜g输出的电平是由输入代码决定的，并且满足显示字形的要求。

图8-51 7448引脚图表8-20 7448功能表十轆数输入输出17A A A他。

住b d/s 01100u0I L11111011K00011011000021K00101110110131K D0111111100141K Q10010110011 1乂010]11011011«1011010011111710111111]0000>110001111111191*1001111110111011D1d100A1101111K101110n11001121K11D010i0D0]113111D111001011H1K111010001111151111]1D000000消隐:X00000000垃X X X K动态灭零1V00D000Q00000 0丈M艾11111111灯测试输入厅I低电平有效。

当厅=0时，无论其他输入端是什么状态，所有输出a〜g均为1,显示字形&该输入端常用于检查7448本身及显示器的好坏。

动态灭零输入亟低电平有效。

当厅=1,画川，且输入代码_ 1时，输出a〜g均为低电平，即与0000码相应的字形0 不显示，故称灭零”利用盯=1与画=0，可以实现某一位数码的消隐”时，厨亦而，其他情况下阪帀而=1。

max7219中文资料1、MAX7219介绍MAX7219是一种高集成化的串行输入/输出共阴极显示驱动器，可实现微处理器与7段码的接口，可以显示8位或64位单一LED。

芯片上包括BCD码译码器、多位扫描电路、段驱动器、位驱动器、内含8&TImes;8位静态RAM，用于存放显示数据。

只需外接一个电阻就可为所有的LED提供段电流。

MAX7219的三线串行接口适用于所有微处理器，单一位数据可被寻址和修正，无需重写整个显示器。

MAX7219具有软件译码和硬件译码两种功能，软件译码是根据各段笔划与数据位的对应关系进行编码，硬件译码采用BCD码（简称B码）译码。

MAX7219工作模式包括150μA低压电源关闭模式、模拟数字亮度控制、限扫寄存器（允许用户从第1位数字显示到第8位）及测试模式（点亮所有LED）。

2、MAX7219引脚功能MAX1279引脚排列如图1所示，图1 MAX1279引脚排列图引脚功能：DIN：串行数据输入端。

当CLK为上升沿时，数据存入内部的16位寄存器DOUT：串行数据输出端，用于级连扩展LOAD：装载数据输入，在装载的上升沿，串行输入的最后一个16位数据被锁存。

CLK：串行时钟输入，其最大工作频率可达10MHz。

时钟上升沿是数据输入，时钟下降时数据从串行数据输出口输出DIG0~DIG7：8位LED位选线，从共阴极LED中吸入电流SEGA~SEGGDP7段驱动和小数点驱动ISET：通过一个10k电阻和Vcc相连，设置段电流GND：地线V+：电源3、MAX7219的功能框图图2 MAX7219的功能框图串行输入数据在时钟上升沿时移入内部的16位移位寄存器，在装载的上升沿时数据被锁存在每一位或寄存器中。

装载信号必须在第16个时钟上升沿发生时或之后达到高电平，但要在下一个时钟的上升沿和数据丢失之前到达。

串行输入数据通过移位寄存器传输，在以后数据输出的16.5个时钟循环出现，数据在时钟的下降沿记录下来。

7段数码显示译码器设计1、实验目的熟悉ISE系列软件的设计流程和基本工具使用，学习7段数码显示译码器设计，学习VHDL的CASE语句应用。

2、实验内容7段数码是纯组合电路，通常的小规模专用IC，如74或4000系列的器件只能作十进制BCD码译码，然而数字系统中的数据处理和运算都是二进制的，所以输出表达都是十六进制的，为了满足十六进制数的译码显示，最方便的方法就是利用译码程序在FPGA/CPLD中实现。

本实验中，7段译码器的数码管采用共阴数码管，而且不考虑小数点的发光管。

其输出信号LED7S的7位分别接数码管的7个段，高电平有效。

例如，当LED7S输出为“1101101”时，数码管的7个段：g、f、e、d、c、b、a分别接1、1、0、1、1、0、1；接有高电平的段发亮，于是数码管显示“5”。

3、实验器材Spartan 3E开发板。

4、实验说明实验中所需要的源文件在本报告附录中。

5、实验步骤步骤1：创建ISE工程（1）启动桌面上的ISE9.1图标，在Project Navigator中选择File→New Project。

（2）在弹出的对话框（见图1）中，设置工程名为ymq7s，工程存放路径为E:\work\，顶层模块类型选择HDL，并单击Next按钮。

图1 ISE工程属性对话框（3）出现图2所示对话框，目标器件选择spartan3E,具体设计如下图。

图2 ISE工程属性对话框（4）一直点击Next，直到出现图3（即是刚才所设定的），最后点击Finish。

图3 工程设计总表出现图4，这就是所建立的工程，现在我们需要在里面完成我们的设计。

图4 ISE工程属性对话框步骤2：创建新的VHDL设计文件（1）在ISE用户界面中，选择Project→New Source。

（2）在弹出的对话框（见图5）中，选择VHDL Module作为源程序类型，设置文件名为ymq7s，并单击“下一步”按钮。

图5 VHDL的New Source Wizard（3）点击Next，直到出现图6，直到Finish。

实验二编码器和译码器的应用一．实验目的：1.学会正确使用中规模集成组合逻辑电路。

掌握编码器、译码器、BCD七段译码器、数码显示器的工作原理和使用方法。

2.掌握译码器及其应用, 学会测试其逻辑功能。

二．实验仪器及器件：1. TPE—D6Ⅲ型数字电路实验箱 1台2.数字万用表 1块3.器件：74LS20 二4输入与非门 1片74LS04 六反相器 1片74LS147 10线—4线优先编码器 1片74LS138 3线—8线译码器 1片74LS139 双2线—4线译码器 1片74LS47 七段显示译码器 1片三．实验预习：1.复习编码器、译码器、BCD七段译码器、数码显示器的工作原理。

2.熟悉编码器74LS147及译码器74LS138、74LS139各引脚功能和使用方法，列出74LS138、74LS139的真值表，画出所要求的具体实验线路图。

四．实验原理：在数字系统中，常常需要将某一信息变换为特定的代码,有时又需要在一定的条件下将代码翻译出来作为控制信号，这分别由编码器和译码器来实现。

1.编码：用一定位数的二进制数来表示十进制数码、字母、符号等信息的过程。

编码器：实现编码功能的电路。

编码器功能：从m个输入中选中一个,编成一组n位二进制代码并行输出。

编码器特点：(1)多输入、多输出组合逻辑电路。

(2)在任何时候m个输入中只有一个输入端有效（高电平或低电平）对应有一组二进制代码输出。

编码器分类：二进制、二─十进制、优先编码器。

2.译码：是编码的反过程，是将给定的二进制代码翻译成编码时赋予的原意。

译码器：实现译码功能的电路。

译码器特点：(1)多输入、多输出组合逻辑电路。

(2)输入是以n位二进制代码形式出现，输出是与之对应的电位信息。

译码器分类：通用译码器：二进制、二─十进制译码器。

显示译码器：TTL共阴显示译码器（用高电平点燃共阴显示器）、TTL共阳显示译码器（用低电平点燃共阳显示器）、CMOS显示译码器。

译码器应用：用于代码的转换、终端的数字显示、数据分配、存贮器寻址组合信号控制等。

AD常用库及元件名2010-06-24 16：00原理图常用库文件：Miscellaneous Devices。

ddbDallas Microprocessor。

ddbIntel Databooks。

ddbProtel DOS Schematic Libraries。

ddbPCB元件常用库:Advpcb。

ddbGeneral IC.ddbMiscellaneous。

ddb部分分立元件库元件名称及中英对照AND 与门ANTENNA 天线BATTERY 直流电源BELL 铃，钟BVC 同轴电缆接插件BRIDEG 1 整流桥（二极管）BRIDEG 2 整流桥(集成块）BUFFER 缓冲器BUZZER 蜂鸣器CAP 电容CAPACITOR 电容CAPACITOR POL 有极性电容CAPVAR 可调电容CIRCUIT BREAKER 熔断丝COAX 同轴电缆CON 插口CRYSTAL 晶体整荡器DB 并行插口DIODE 二极管DIODE SCHOTTKY 稳压二极管DIODE VARACTOR 变容二极管DPY_3-SEG 3段LEDDPY_7-SEG 7段LEDDPY_7—SEG_DP 7段LED（带小数点）ELECTRO 电解电容FUSE 熔断器INDUCTOR 电感INDUCTOR IRON 带铁芯电感INDUCTOR3 可调电感JFET N N沟道场效应管JFET P P沟道场效应管LAMP 灯泡LAMP NEDN 起辉器LED 发光二极管METER 仪表MICROPHONE 麦克风MOSFET MOS管MOTOR AC 交流电机MOTOR SERVO 伺服电机NAND 与非门NOR 或非门NOT 非门NPN NPN三极管NPN—PHOTO 感光三极管OPAMP 运放OR 或门PHOTO 感光二极管PNP 三极管NPN DAR NPN三极管PNP DAR PNP三极管POT 滑线变阻器PELAY—DPDT 双刀双掷继电器RES1。