（封面）
天津理工大学中环信息学院
电子技术课程设计
设计题目：七段数码管循环显示控制电路设计
姓名：诸钦峰学号：********
系别：电子信息工程系专业班级：物联网1班
开始日期： 2013年6月24日完成日期2013 年07月01日
指导教师：彭利标成绩评定等级
天津理工大学中环信息学院
课程设计任务书
系别：电子信息工程系班级：物联网1班姓名：诸钦峰学号：11160014
本表附在课程设计说明书的目录之后。
天津理工大学中环信息学院
课程设计成绩评定表
系别：电子信息工程系班级：物联网1班姓名：诸钦峰学号：11160014
本表附在课程设计任务书之后。
目录
一、设计意义 (4)
二、主要任务 (5)
2.设计方案比较 (5)
三、电路组成框图 (8)
1.数列循环电路的设计 (8)
2.序列显示电路的设计 (8)
2.1十进制自然数序列的显示电路 (8)
2.2奇数序列显示电路 (9)
2.3偶数序列显示电路 (9)
2.4音乐序列显示电路 (10)
3.脉冲产生电路的设计 (11)
4.二分频电路的设计 (11)
四、电路原理图 (12)
五、各电路的仿真测试 (14)
1.脉冲产生电路的仿真 (15)
2.二频分电路的仿真 (16)
六、元件清单 (16)
七、总结 (16)
一、设计意义
这次的课程设计主要是用计数器来实现的,这个七段数码管循环显示控制电路设计的实质就是要产生一系列有规律的数列, 然后通过一个七段数码管显示出来。这里使用的只要就是计数器, 计数器在时序电路中应用的很广泛,它不仅可以用于对脉冲进行计数,还可用于分频,定时,产生节拍脉冲以及其他时序信号。运用计数器的不同的功能和不同的接发就可以实现不同的序列输出了。
而这次的内容还包括分电路图的整合,使这个七段数码管能够按照要求那个依次输出自然序列,奇数序列,偶数序列还有音乐序列。为了实现这个循环输出的功能,在设计的时候还用到了一个以为寄存器,可以利用它的输出端来控制四个计数器的工作情况, 可以让四个计数器依次工作,就可以达到要求的依次循环输出数列。
最后还有一个部分就是脉冲的产生基于多谐振荡器可以产生方波,就可以利用它来产生脉冲信号了。而这个多谐振荡器采用的是 555 定时器来完成的。这个设计基本上就是由以上三个部分连接在一起组成的。
1、基本方案框图
计数器输出信号，将信号给译码器和脉冲信号再由脉冲信号和译码器分别编成自然序列，奇数序列，偶数序列和音乐序列，最后由数码管显示出来。
图1 七段数码管显示的基本方框图
二、设计方案比较
共有两个方案可以选择，以下是两个方案的具体实验步骤。
1、数列循环部分
方案一
设计数列的循环有很多种方法，这个方案就是利用移位寄存器将串行数据右移和左移的特点来设计的。电路图如图2。
图2 用74LS940构成的循环电路原理图
这个电路图实现循环主要是依靠74LS194的移位功能来完成的。先让开关J1拨至与电源相接，就是接入高电平，这样移位寄存器有了脉冲信号之后就可以实现置数的功能，四个输出端为1000，再将开关J1拨至与地相接也就是接入低电平，这时寄存器就可以实现移位的操作了，然后通过脉冲信号的触发下，寄存器的输出就可以从1000→0100→0010→0001，这样依次循环了。然后四个输出端用来控制计数器的信号控制端就可以控制序列输出了。
方案二
要让四个数列依次循环则采用一个2线--4线译码器和一个四进制计数器。用译码器的输出依次去控制芯片清零端，在通过一个四进制计数器去控制译码器输入，使其在四个输出间不断循环，而计数器的时钟脉冲则可通过每个芯片的进位端经过一四输入或
门输出来控制。其电路图如图3。
图3 用译码器实现的循环电路
这两种方案都可以实现数列的循环，第一种方案需要拨动开关，而第二种就不需要可以自动依次产生数列。另外第一种开关使其依次产生序列还需要一个脉冲控制，而在设计总体的电路的时候四个计数器也需要有脉冲信号的触发，这样的话就要多设计一个方波脉冲的产生电路，另外还要与计数器的脉冲信号匹配，因为74LS194的移位是要一个计数器的全部数列产生完后才下一个脉冲，这样不是很好与计数器的脉冲频率想匹配。但是第二个方案就很好的解决了这个问题，这个方案的数列循环部分就是依靠芯片74HC390和74HC139也就是一个计数器还有一个译码器来实现的。74HC390的脉冲信号是由计数器的进位端来控制的，这样就很好解决了方案一的问题，只有当一个计数器的全部数列输出完了之后才会有脉冲信号过来触发74HC390让它进入下一个状态，这样就是由电路自己控制的，不会产生方案一的问题。
2、数列显示部分
这个部分是利用74LS160D 计数器来实现的。根据数列不同的特点来连接电路的。电路图如图4。
图4 数列显示电路原理图
U3
DCD_HEX
U574LS160D
QA 14QB
13QC 12QD
11RCO
15
A 3
B 4
C 5
D 6ENP 7ENT 10~LOAD 9~CLR 1
CLK
2
VCC
5V
V150 Hz 5 V
10
67
8
9
3、脉冲信号的产生
产生信号脉冲的方法很多，这里我在设计的时候选用的是用多谐振荡器，它是一种在接通电源后，就能产生一定频率和一定幅值矩形波的自激振荡器，常做为脉冲信号源。由于不用接输入信号就可以产生所需要的矩形波，所以在设计的时候就选用这个方案。而选用的电路是用555定时器构成的，因为555定时器内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，用它组成的多谐振荡器的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小，这样使产生的矩形波更稳定。电路图如图5。
图5 脉冲信号产生电路图
4、方案的确定
在数列循环的部分我采用的是用一个四进制计数器和一个译码器来实现的，这样避免了脉冲的混乱。
在数列显示部分用的是芯片74LS160的计数器的计数功能实现的。
在脉冲信号产生的环节则就是采用555定时器构成的多谐振荡器。
