按鍵狀態(tài)掃描顯示電路的設(shè)計(jì)與制作_課程設(shè)計(jì)任務(wù)書-在線瀏覽
2024-10-28 20:32本頁面
【正文】 附錄 .............................................................................................................................................. 20 摘要 隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，電子線路的設(shè)計(jì)工作也日益顯得重要。經(jīng)過人工設(shè)計(jì)，制作實(shí)驗(yàn)板，調(diào)試再修 改的多次循環(huán)才定型的傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法必然被計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)所取代，因?yàn)檫@種費(fèi)時(shí)費(fèi)力又費(fèi)資源的設(shè)計(jì)調(diào)試方法即增加了產(chǎn)品開發(fā)的成本和周期，又受到實(shí)驗(yàn)工作場地及儀器的限制。 本次按鍵狀態(tài)掃描顯示電路的設(shè)計(jì)與制作，就是一次理論知識與 EDA 技完美結(jié)合。 關(guān)鍵詞： EDA 技術(shù) 狀態(tài)掃描 數(shù)碼顯示 按鍵狀態(tài)掃描顯示電路的設(shè)計(jì)與制作 1 任務(wù)及要求 設(shè)計(jì)任務(wù) 1）以 09 十個(gè)數(shù)符標(biāo)識十個(gè)按鍵； 2）當(dāng)有鍵按下時(shí)，用數(shù)碼顯示管顯示其標(biāo)識數(shù)字，并保持到新的按鍵作用； 3）如果多個(gè)按鍵同時(shí)作用，只響應(yīng)最先作用的按鍵。 2 設(shè)計(jì)方案 總體設(shè)計(jì)思想 根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，以及十個(gè)按鍵所對應(yīng)的邏輯關(guān)系分析，得出設(shè)計(jì)及該電路大體需要按鍵控制電路、編碼電路、觸發(fā)電路、邏輯反饋電路、譯碼電路以及譯碼顯示，其中譯碼電路和譯碼顯示共同構(gòu)成了譯碼顯示電路。 圖 21 總體方案圖 總體邏輯功能圖 按照按鍵控制電路的運(yùn)行狀態(tài)與數(shù)碼管的顯示數(shù)字的分析，總結(jié)寫出不同開關(guān)按下時(shí)，數(shù)碼管的顯示，以滿足當(dāng)有開關(guān)按下時(shí) ，用數(shù)碼顯示管顯示其標(biāo)識數(shù)字，并保持到新的按鍵作用，并且多個(gè)按鍵同時(shí)作用，只響應(yīng)最先作用的按鍵的任務(wù) 要求。 表 1 開關(guān)和數(shù)碼顯示的關(guān)系 設(shè)計(jì)方案的選擇 在設(shè)計(jì)本電路時(shí)，一共考慮過兩種方案。下面簡單的介紹一下這兩種方案。 對真值表和邏輯電路進(jìn)行分析，可得知： ； 按下 S0S9 中任意一個(gè)鍵時(shí)，即輸入信號中有一個(gè)為低電平是 GS=1，表示信號輸入，在本次設(shè)計(jì)中還可作為后續(xù)電路的反饋信號，只有 S0S9 均為高電平時(shí) GS=0， 圖 22 用十個(gè)按鍵和門電路組成的 8421BCD 碼編碼器 表示有無信號輸入，此時(shí)的輸出代碼 0000 為無效代碼。我也曾經(jīng)想過用 其他的門電路來代替圖 22 中的五輸入與非門但還是比較復(fù)雜讓人望而卻步。 表 2 十個(gè)按鍵 8421BCD 碼編碼器真值表 方案二：由 74LS147 和非門組成的十進(jìn)制編碼電路 此方案中用一個(gè) 74LS147 代替了方案一中大量的門電路，讓電路變得簡化。后來，我發(fā)現(xiàn)可以用反饋電路中的一個(gè)開關(guān)代替“ 0”輸入開 關(guān)，彌補(bǔ)了它的不足，這一點(diǎn)將在后續(xù)的反饋電路中加以說明。 觸發(fā)電路的選擇 方案一：由 74LS373 和反饋電路連接 74LS373 是一個(gè)八 D 鎖存器。理論分析的結(jié)果和仿真效果完全吻合。用這種方法，當(dāng)開關(guān)由閉合到斷開后，數(shù)碼顯示管顯示的數(shù)字會歸零，不符合“當(dāng)有鍵按下時(shí)，用數(shù)碼顯示管顯示 其標(biāo)識數(shù)字，并保持到新的按鍵作用”的功能。當(dāng)我決定用按鍵開關(guān)時(shí)，就應(yīng)該想到應(yīng)該用觸發(fā)器。 方案二：由 74LS273 與反饋電路連接 74LS373 是一個(gè)八 D 觸發(fā)器，適合于這種用按鍵開關(guān)控制的電路。 方案二完全符合本題目的要求，所以選方案二 方案一和方案二的總體電路圖分別如圖 23，圖 24 所示。 圖 31 錯誤的開關(guān)連接 圖 32 正確的開關(guān)連接 圖 31 中沒有加上拉電阻，當(dāng)按鍵沒有按下時(shí)，芯片輸入管腳懸空，不利于電路功能的實(shí)現(xiàn)。否則，若按照圖 31 的接法，沒有一個(gè)按鍵按下時(shí)，芯片的輸入有可能是高電平，也有可能是低電平，造成芯片輸入混亂，對后面的邏輯電路造成重大的影 響。 .通過按鍵的閉合即可完成相關(guān)信號的輸入。 表 3 74LS147 真值表 其中 74LS147 的 第 9 腳 NC 為空。某個(gè)輸入端為 0，代表輸入某一個(gè)十進(jìn)制數(shù)。 4 個(gè) 輸出端反映輸入十進(jìn)制數(shù)的 BCD 碼編碼輸出。當(dāng) 1－ 9 均為 高 電平時(shí)，編碼輸出（ ABCD）為十進(jìn)制零。 74LS147優(yōu)先編碼器的輸入端和輸出端都是低電平有效，即當(dāng)某一個(gè)輸入 端低電平 0時(shí)， 4個(gè)輸出端就以低電平 0的輸出其對應(yīng)的 8421 BCD編碼。 選用 74LS147 有一個(gè)明顯的缺陷，就是它只有九個(gè)輸入端子，不能實(shí)現(xiàn)“ 0”按鍵的功能?？梢栽诤罄m(xù)電路中實(shí)現(xiàn)，具體情況我將要在后續(xù)電路中介紹。只有在清除端保持高電平時(shí)，數(shù)據(jù)才能通過觸發(fā)器傳遞到后續(xù)電路。通過 D 觸發(fā)器，我們可以將輸入的相關(guān)信號“鎖存”（因?yàn)楸仨氁猩仙氐拿}沖觸發(fā)才能使信號通過，有點(diǎn)類似于鎖存）起來。 74LS273 是 8 位數(shù)據(jù) /地址鎖存器，他是一種帶清除功能的 8D 觸發(fā)器 1 腳是復(fù)位 CLR,低電平有效 ,當(dāng) 1 腳是低電平時(shí) ,輸出腳 2(Q0)、 5(Q1)、 6(Q2)、9(Q3)、 12(Q4)、 15(Q5)、 16(Q6)、 19(Q7)全部輸出 0,即全部復(fù)位 。 圖 34 74LS273 的電氣符號 引腳圖和邏輯功能表 通過真值 表以及芯片的相關(guān)功能，我們已經(jīng)了解 74LS273 的相關(guān)功能。由 D 觸發(fā)器的基本功能，輸
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