北航电工电子中心动态扫描显示系统的设计.docxVIP

《数字电路》课程设计 四位LED动态扫描设计 1前言（引言） 随着计算机技术和电子技术的飞速发展和广泛应用,电器设备的输出显示技术也变得复杂多样,诸如CRT显示、LCD显示、多位LED显示及发光二极管显示等应运而生。在这些显示当中,LED及发光二极管显示电路较为简单,成本也较低,在功能单一的仪器仪表与机电设备中应用较广。但当设备显示的点或位较多时,就需要采用一定的驱动电路与相应的驱动方式。 通过我们所学的数字电路，模拟电路，设计一个电路，实现一些功能。此次设计锻炼我们的动手能力，解决问题的能力！ 2设计任务及方案论证 用四位编码开关编码，将编出来的数字（0~9）以动态扫描的形式显示在LED数码管上，并且能够调节扫描频率。 通过编码开关，编出0000~9999的数字。 通过两个四选一的选择开关（74LS153），选择输出位数。 将选择输出的四位进行排序，接入数码管译码器（C4511）。 将对应的编码通过译码器显示在数码管上。 由于要求动态扫描： 接入一个时钟脉冲。产生时钟脉冲需要接入555多些振荡器。 产生的CP脉冲，通过计数器产生00~11的二进制数。 两位二进制数与四选一选择开关和2—4的计数器同步，产生1110,1101,1011,0111的四位二进制数作为数码管的驱动电压。 将设计的电路，经过理论计算，做出电路板，进行调试，从而来验证试验设计的真确性。 3电路设计原理与实验电路 3.1设计任务及要求 利用数字集成电路（如：74LS353、48、139、393，NE555等）和分立元件设计一个四位LED显示器动态扫描驱动电路。 （1）基本要求 ①显示范围：0000～9999； ②显示方式：LED显示； ③扫描频率：1Hz~1000Hz连续可调； ④可预置数：0000～9999。 （2）发挥部分 ①扫描频率：1Hz~1000Hz连续可调； ②自制符合要求电源。 3.2 设计方案 通过编码开关对0到9的数字进行编码，送入四选一的选择器（74LS153），通过由低位到高位的排序，将选择的数字传入到译码器（74HC4511）中，并通过输出中间级使其数据传送到LED七段数码显示管。为了控制数码显示管的显示位数，需要用一个译码器（74LS139）来控制好输出电平，我们选用低电平。这里计数器采用555定时计数器产生CP脉冲，脉冲占空比和频率用双链电位器调节，产生的CP脉冲进入计数器，产生00，01,10,11的数字，这里的数字进入四选一和译码器（74LS139）同步端，进而是电路能够正常工作。通常的4位LED显示器按连接方式不同可分为共阳极LED与共阴极LED，我们采用共阴极。其电路特性基本一致：发光二极管导通压降为1.2V～1.8V、正向工作电流为2mA～15mA。在显示驱动方式中，采用动态扫描。当扫描到n1～n4公共端时，LED驱动器分别对应输出a～dp的显示段，LED就能正常显示。 各元件图如下： 3.3单元模块 3.3.1编码开关 编码开关是四个的分立元件组成，由于编码出来的数字是0到9之间，即二进制代码需要四位，为0000到1001。考虑为高电平有效，需要注意的是8421码在输出端悬空时为高电平，所以，需要每位接一个下拉电阻，其值在需考虑功耗和置零效果，大致在几百到几千欧。 3.3.2 四选一计数器 要达到动态扫描，在编码开关输出端需要对编码进行选择处理。从编码开关输出的值，按照二进制代码表示出来，就是每一个编码开关的低位接在一个四选一的一边，每个编码开关的第二位接在另一边，一个编码开关有两个四选一计数，一共需要两个依次接第三个，第四个。注意，这里的选择器两个使能端A，B与计数器的同步性。 七段显示译码器 为了能以十进制数码直观地显示数字 系统的运行数据，目前广泛使用了七字符显示器，或称做七段数码管。所以要采用相应的译码器对选择的码源进行处理，这里我们采用74HC4511,元件图其上，功能表如下： 请参见《数字电路（第五版）》151页。 共阴极四位LED数码显示管 半导体数码管BS201的的每个线段都是一个发光二极管（LED）。因此，也把它叫做LED数码管或LED七段显示器。发光二极管使用的材料与普通的硅二极管不同，半导体中的杂质浓度很高。当外加正电压时，大量的电子和空穴在扩散的过程中复合，其中一部分电子从导带跃迁到价带，把多余的能量以光的形式释放出来，便发出一定可见光。 对于共阴极的数码管只有当其输入端输入高电平时二极管才会发光；而共阳极的数码管只有当输入端输入低电平时二极管才会发光。共阴极内部每个发光二极管的阴极被接在一起，成为该各段的公共选通线；发光二极管的阳极则成为段选线。如果要显示某个数字只需相应选中对应的段选线。对于共阳