電子電工教學基地數字顯示電路實驗報告小組成員：102430091021110410221062一、實驗目的1.掌握基本門電路的應用，了解用簡單門電路實現控制邏輯。2.掌握編碼，譯碼和顯示電路的設計方法。3.掌握用全加器，比較器設計電路的方法。二、設計任務及要求1.數字顯示電路操作面板：左側有16個按鍵，編號為0到15數字，面板右側有2個共陽7段顯示器，操作面板如圖所示。2.設計要求：當按下小于10的按鍵后，右側低位7段顯示器顯示數字，左側7段顯示器顯示0；當按下大于9的按鍵后，右側低位7段顯示器顯示個位數字，左側7段顯示器顯示1。若同時按下幾個按鍵，優先級的順序是15到0。三、總電路框圖及原理圖總電路框圖如下譯碼顯示碼制轉換鍵盤編碼譯碼顯示碼制轉換鍵盤編碼總電路原理圖如下：四、設計思想及基本原理1.編碼電路本實驗要求有16個輸入，故采用兩片8線-3線優先編碼器擴展為16線-4線的優先編碼器。16線-4線編碼器輸入信號為~,低電平有效,而且的優先權最高,的優先權最低.由于7447譯碼器輸入為高電平有效，故將編碼器輸出通過與非門，經過與非門后輸出為4位2進制反碼(即0000-1111).可用第一片的輸入端分別接~,第二片的~接~.顯然第一片的優先權應高于第二片,只有當~無信號時才允許第二片工作.因此,將第一片的選通輸出端和第一片的控制端相連,即可實現上述功能.2.碼制轉換電路根據設計的要求,顯示輸入應為8421BCD碼,由于BCD碼是逢十進一，而四位二進制加法是逢十六進一，因此要在組間進位方式上加一個校正電路，可以采用加6的方法實現.當小于9時直接輸入,當大于9時,將BCD碼加6(溢出后相當于減10)且十位進1.3.譯碼顯示電路將經過編碼電路、碼制轉換電路得到的四位二進制經顯示譯碼器，然后將顯示譯碼器的輸出與七段數字顯示器相連，即可顯示所要求的數字。由于采用7447顯示譯碼器，其輸出為低電平有效，因此采用共陽數碼管。五、元件介紹及單元電路的分析1.編碼電路編碼電路采用8線-4線優先編碼器74LS148，由于實驗要求有16個輸入，故采用兩片8線-3線優先編碼器擴展為16線-4線的優先編碼器。16線-4線編碼器輸入信號為~，且優先級依次降低.第一片的優先權應高于第二片,只有當~無信號時才允許第二片工作.因此,將第一片的選通輸出端和第一片的控制端相連.74LS148的管腳圖如下：其中為輸入端，低電平有效為輸出端（反碼輸出），為選通輸入端，為優先擴展輸出端。2.碼制轉換電路由于要求輸出顯示BCD碼0~15，BCD碼是逢十進一，四位二進制加法是逢十六進一，因此要在組間進位方式上加一個校正電路，可以采用加6的方法實現.當運算結果小于或等于1001時，BCD碼加法與四位二進制加法相同；當運算結果大于1001時，電路再加六。由于74LS148是低電平輸出有效，故需要通過與非門來實現電平轉換和加6修正信號的產生。74LS00管腳圖如下：74LS283管腳圖如下：上圖中,，分別為加數和被加數，為和數，為低位進位，為本位進位3.譯碼顯示電路將最后一個與非門的輸出、74LS283的輸出分別和顯示譯碼器的輸入相連，如上原理圖所示。即可實現共陽數碼管的0~15的輸出。為防止電流過大燒毀數碼管，在數碼管和電源之間加了一個限流電阻。74LS47管腳圖如下：上圖中A、B、C、D接收二進制碼輸入，分別驅動七段譯碼器的a~f段。六、測試結果分析及調試中故障分析最后得到的結果是：當按下小于10的按鍵后，右側低位7段顯示器顯示對應的數字，左側7段顯示器顯示0；當按下大于9的按鍵后，右側低位7段顯示器顯示個位數字，左側7段顯示器顯示1。若同時按下幾個按鍵，優先級別的順序是15到0。達到了設計的要求。本次在調試過程中遇到了不小的困難，由于本次實驗有較多的連線，很容易出錯。我們焊接好電路后，通電卻發現10-15能正確顯示，但是按下0-9的按鍵后，輸出一直為16，我們通過分析，如果高位的數碼管輸出為1，則與之相連的與非門輸出為1，經過推理，鎖定問題應該出在其中一片74LS00上，于是我們把重點放在該芯片上，經過幾個小時的檢查（檢查斷路、短路以及導線有沒有連接錯誤等），最終發現該片74LS00管腳和電源之間出現了開路，改正電路后，按鍵8-15均能輸出正確的結果，但是按鍵0-7依然沒有輸出想要的結果。經過分析，此時問題應該出在另一片74LS00和74LS283，但是我們檢查了很久的電路，卻依然沒有發現問題。最后無意間發現了原來有一片74LS148和電源之間出現了斷路，經過這么久的調試，終于得出了理想的結果，此時心里感覺真的很欣慰，我們的努力終于得到了回報！七、元件清單器件數量74LS2831個74LS1482個74LS002個74LS472個6腳自鎖開關16個300Ω電阻2個八、實驗總結及體會李景:這次實驗是一個綜合性的實驗，涉及編碼、譯碼、顯示等過程，通過這次實驗我對前幾次的組合電路實驗有了更深的理解，對數字電子技術在生活中的應用有了更多的了解。這次實驗電路設計起來并不難，但是連接電路之后卻發現有太多的導線，很容易就出現了錯誤。這次焊接后的艱辛調試一方面說明了我們的動手能力不夠，另一方面也教會了我們調試的方法。首先，電路連線時要認真，爭取一次成功；再者，要注意有無虛焊、斷路、短路等問題；另外，調試的過程要和理論相結合，從理論分析找出可能出現錯誤的地方，然后重點檢查，這樣才能達到事半功倍的效果！陳昊飛：在本次實驗中，我與小組同學合作，完成了數字顯示電路的設計。從開始的設計電路，到布線，再到焊接，以及最后的調試，每一步都要認真仔細，否則很容易出現問題。完成實驗的時間超過了預期，電路圖看著并不復雜，但焊接過程卻并不容易，由于連線較多，導致很容易出現虛焊，短路等問題。焊接完成后調試時卻發現只有10到16能正常顯示。尋找問題的過程是令人頭疼的，我們逐一檢查了每個按鍵的連接，發現8和9按鍵有虛焊現象。重新焊接后，繼續測試，0到7仍不能正常顯示，我們很自然的想到了進位的問題，于是測試了Yex和Z3一路的輸出，將問題鎖定在74LS00和74LS283芯片上，最后終于發現了問題的所在，原來74LS00和74LS283沒有接Ucc。當數碼管成功顯示數字那一時刻，我真的很有成就感！總之，通過這次實驗我真真正正的學到了很多知識，提高了動手實踐能力，體會到了理論和實踐的差距。有了上學期模電實驗的基礎，這次實驗出現問題時，并沒有急躁。針對出現的問題，能夠通過冷靜的分析和測試發現問題的所在。當然我自身也有一些不足，知識也需要進一步學習，我會不斷努力，將這門學科理解的更加透徹。楊天鵬：這次實驗中，我主要總結了這么兩點：欲速則不達。開始的時候，我們覺得需要的導線會很多，要截取每個長度適合的導線會花費很多時間，所以就截了很多比最適長度要長一些的導線，結果就是板子的焊接面拱起了很多交錯復雜、長短不一的導線，這給我們后來檢查電路連接和糾錯的工作帶來了極大的困擾，我相信如果我們在一開始就認認真真的截線，從而將導線的布局做的簡潔明了一些，就不會花一整天的時間去查出幾個電路連接的錯誤了，所謂的磨刀不誤砍柴工。有時候，單一的思路反而會更好。在焊接電路的時候，我們是輪流進行焊接的，這造成的問題是思路可能會發生混亂，就是說，一個人接手時不知道別人焊接時布線的思路是怎樣的，然后他再按著自己的思路來布線，一來一回就給我們制造了不小的麻煩。如果再讓我重新焊一次這個板子