计数、译码显示电路的VHDL设计

EDA技术与VHDL

实

验

报

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实验四计数、译码显示电路的VHDL设计

一、实验目的：

学习七段数码显示译码器设计；学习VHDL的CASE语句应用及多层次设计方法。

二、实验原理：

通常的中规模专用IC，如74或4000系列的七段数码显示译码器只能作BCD码译码，然而数字系统中的数据处理和运算都是2进制的，所以输出表达都是16进制的，为了满足16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中来实现。

三、实验内容

2：用VHDL语言描述图4.1所示计数、译码显示电路。

要求：在Quartus II上进行编辑、编译、综合、适配、仿真，给出其所有信号的时序仿真波形。然后进行引脚锁定及硬件测试。建议选GW48系统的实验电路模式6，模式图如附录1附图6所示。用数码管8显示译码输出(PIO46-PIO40)，用键3作为时钟输入(每按2次键为1个时钟脉冲)，或直接接时钟信号clock0。

图4.1 计数器和译码器连接电路的顶层文件原理图

所编写的VHDL程序如下所示：

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

ENTITY WJ IS

PORT(clock0,ret0,ena0:IN STD_LOGIC;

led : OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);

cout0: OUT STD_LOGIC);

END ENTITY WJ;

ARCHITECTURE TWO OF WJ IS

COMPONENT CNT4B

PORT(CLK,RST,EN: IN STD_LOGIC;

OUTY: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);

COUT: OUT STD_LOGIC);

END COMPONENT;

COMPONENT DECL7S

PORT(A: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);

LED7S: OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0));

END COMPONENT;

SIGNAL tmp: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);

BEGIN

u1: CNT4B

PORT MAP(CLK=>clock0,EN=>ena0,RST=>ret0,OUTY=>tmp,COUT=>cout0); u2: DECL7S PORT MAP(A=>tmp,LED7S=>led);

END ARCHITECTURE TWO;

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

ENTITY CNT4B IS

PORT(CLK,RST,EN : IN STD_LOGIC;

OUTY: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);

COUT: OUT STD_LOGIC);

END ENTITY CNT4B;

ARCHITECTURE BHV OF CNT4B IS

BEGIN

PROCESS(CLK,EN,RST)

VARIABLE CQI: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);

BEGIN

IF RST='1' THEN CQI:=(OTHERS=>'0');

ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN

IF EN='1' THEN

IF CQI<"1111" THEN CQI:=CQI+1;

ELSE CQI:=(OTHERS=>'0'); END IF;

END IF;

END IF;

IF CQI="1111" THEN COUT<='1';

ELSE COUT<='0'; END IF;

OUTY <= CQI;

END PROCESS;

END ARCHITECTURE BHV;

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

ENTITY DECL7S IS

PORT( A :IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);

LED7S :OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0)); END ENTITY DECL7S;

ARCHITECTURE ONE OF DECL7S IS

BEGIN

PROCESS(A)

BEGIN

CASE A IS

WHEN "0000"=> LED7S<="0111111";

WHEN "0001"=> LED7S<="0000110";

WHEN "0010"=> LED7S<="1011011";

WHEN "0011"=> LED7S<="1001111";

WHEN "0100"=> LED7S<="1100110";

WHEN "0101"=> LED7S<="1101101";

WHEN "0110"=> LED7S<="1111101";

WHEN "0111"=> LED7S<="0000111";

WHEN "1000"=> LED7S<="1111111";

WHEN "1001"=> LED7S<="1101111";

WHEN "1010"=> LED7S<="1110111";

WHEN "1011"=> LED7S<="1111100";

WHEN "1100"=> LED7S<="0111001";

WHEN "1101"=> LED7S<="1011110";

WHEN "1110"=> LED7S<="1111001";

WHEN "1111"=> LED7S<="1110001";

WHEN OTHERS => NULL;

END CASE;

END PROCESS;

END ARCHITECTURE ONE;

编译仿真后的波形如下所示：

经过硬件测试后，输入与输出满足题目要求和仿真结果，说明该程序能够实现题目所要求的计数、译码显示电路的功能。

四、心得体会

实验五 计数、译码、显示电路

. 实验五计数、译码、显示电路 一、实验目的 掌握中规模集成计数器74LS161及七段译码器CD4511的逻辑功能，掌握共阴极七段显示器的使用方法，熟悉用示波器测试计数器输出波形的方法。 二、实验原理 计数、译码、显示电路是由计数器、译码器和显示器三部分电路组成的逻辑电路。下面分别加以介绍。 1．计数器：计数器是一种中规模集成电路，其种类有很多。如果按照触发器翻转的次序分类，可分为同步计数器和异步计数器两种；如果按照计数数字的增减可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器三种；如果按照计数器进位规律又可分为二进制计数器、十进制计数器、可编程N进制计数器等多种。 常用计数器均有典型产品，不须自 己设计，只要合理选用即可。 本实验选用四位二进制同步计数 器74LS161做计数器，该计数器外加适 当的反馈电路可以构成十六进制以内 的任意进制计数器。图5-1是它的逻辑 图。这个电路除了具有二进制加法计数 功能外，还具有预置数、清零、保持的 功能。图中LD是预置数控制端，D、C、 R是清零 B、A是预置数据输入端， D 端，EP、ET是计数器使能控制端，RCO 是进位信号输出端，它的主要功能有： ①异步清零功能 R=0(输出低电平)，则输出ＱD 若 D

ＱCＱBＱA=0000，除EP、ET信号外，与其它输入信号无关，也不需要CP脉冲的配合，所以称为“异步清零”。 ②同步并行置数功能 R=1，且LD=0的条件下，当CP上升沿到来后，触发器ＱDＱCＱBＱA同时接收D、在 D C、B、A输入端的并行数据。由于数据进入计数器需要CP脉冲的作用，所以称为“同步置数”，由于4个触发器同时置入，又称为“并行”。 ③保持功能 R=1，LD=1的条件下，EP、ET两个使能端只要有一个低电平，计数器将处于数在 D 据保持状态，与CP及D、C、B、A输入无关。 ④计数功能 R=1、LD=1、EP=1、ET=1的条件下，计数器对CP端输入脉冲进行计数，计数方在 D 式为二进制加法，状态变化在ＱDＱCＱBＱA=0000～1111间循环。74LS161的功能表详见表5-l所示。 表5-1 74LS161的功能表 本实验所需计数器是十进制计数器，必须对74LS161外加适当的反馈电路构成十进制计数器，状态变化在ＱDＱCＱBＱA=0000～1001间循环。 用反馈的方法构成十进制计数器一般有两种形式，即和反馈置数法。反馈置零法是利用R构成，即：当Q D Q C Q B Q A=1010（十进制数10）时，通过反馈线强制计数器清零，清除端 D 如图5-2(a)所示。由于该电路会出现瞬间1010状态，会引起译码电路的误动作，因此很少被采用。反馈置数法是利用预置数端LD构成，把计数器输入端D1D2D2D3全部接地，当计数

显示译码电路的设计

显示译码电路的设计 （朱开明.电子技术实训指导.清华大学出版社.2005.11 p153～165） 在数字电路设计中，很多地方都要用到数字显示，如计数器、频率计、时钟、计分牌等。显示器可用LED数码管和LCD液晶显示器。LED显示器亮度高，如果在环境亮度高的地方还可选用高亮度的LED显示器，所以,LED数码显示器是最常用的数字显示器。首先介绍译码和显示电路的设计和调试。 1．设计要求 输人8421 BCD码，显示对应的十进制数。 2．设计分析 （1）LED数码显示器 目前国内外生产的LED数码显示种类繁多，型号各异。按图形结构可分为数码管和符号管两种。如图1所示。其中“＋”号管能显示出正“＋”、负“一”号。“＋1”符号管能显示“＋1”或“一1”。“米”字管的功能最全，除能显示A～Z的26个英文字母外，还能显示＋、一、×、÷几个运算符。七段显示器一般用来显示0～9。有DP的七段显示器可显示小数点。图2中a、b、c、d、e、f、g表示七个笔段，也对应七个外引脚。 图1 几种LED数码管结构图 图2 共阴和共阳数码显示器原理图和共阴外引脚 按一块显示器件所含显示数位多少，还可分为一位、二位和多位数码显示器。 （2）显示译码驱动器 显示译码并能直接驱动LED显示器的TTL电路如74LS47（OC、共阳），74LS48（共阴）等。如需计数和译码显示功能的可选取74LS143和74LS144等。74LS47是集电极开路（OC）电路，需外接上拉电阻。这里选用典型电路74LS48，其引脚功能如图3所示。电路功能如表1所示。

图3 74LS48引脚功能图 表1 74LS48电路功能 端为灯测试端，＝0时，Ya～Yg全部输出高电平，可驱动共阴数码管七笔都亮。平时应使＝1。 为灭零输人端，设置的目的是为了把不希望显示的零灭掉。 作输人使用时，称灭零输人控制端。只要加人灭灯控制信号=0，无论A3、A2、 A1、A0的状态是什么，都将被驱动的数码管熄灭。 作输出使用时，称灭零输出端。＝0时表示A3、A2、A1、A0全为0，并且＝0。用的输出信号去控制其他译码器的。 3．电路设计 （1）74LS48驱动显示译码器设计 用单独一块74LS48驱动共阴数码显示器电路如图4所示。 图4 数码显示电路

计数、译码、显示电路综合应用

实验十二计数、译码、显示综合应用 一、实验目的 掌握中规模集成计数器74LS161及七段译码器CD4511的逻辑功能，掌握共阴极七段显示器的使用方法，熟悉用示波器测试计数器输出波形的方法。 二、实验原理 计数、译码、显示电路是由计数器、译码器和显示器三部分电路组成的逻辑电路。下面分别加以介绍。 1．计数器：计数器是一种中规模集成电路，其种类有很多。如果按照触发器翻转的次序分类，可分为同步计数器和异步计数器两种；如果按照计数数字的增减可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器三种；如果按照计数器进位规律又可分为二进制计数器、十进制计数器、可编程N进制计数器等多种。 常用计数器均有典型产品，不须自 己设计，只要合理选用即可。 本实验选用四位二进制同步计数 器74LS161做计数器，该计数器外加适 当的反馈电路可以构成十六进制以内 的任意进制计数器。图5-1是它的逻辑 图。这个电路除了具有二进制加法计数 功能外，还具有预置数、清零、保持的 功能。图中LD是预置数控制端，D、C、 R是清零 B、A是预置数据输入端， D 端，EP、ET是计数器使能控制端，RCO 是进位信号输出端，它的主要功能有： ①异步清零功能 R=0(输出低电平)，则输出ＱD 若 D ＱCＱBＱA=0000，除EP、ET信号外， 与其它输入信号无关，也不需要CP脉冲的配合，所以称为“异步清零”。 ②同步并行置数功能 R=1，且LD=0的条件下，当CP上升沿到来后，触发器ＱDＱCＱBＱA同时接收D、在 D

C、B、A输入端的并行数据。由于数据进入计数器需要CP脉冲的作用，所以称为“同步置数”，由于4个触发器同时置入，又称为“并行”。 ③保持功能 R=1，LD=1的条件下，EP、ET两个使能端只要有一个低电平，计数器将处于数在 D 据保持状态，与CP及D、C、B、A输入无关。 ④计数功能 R=1、LD=1、EP=1、ET=1的条件下，计数器对CP端输入脉冲进行计数，计数在 D 方式为二进制加法，状态变化在ＱDＱCＱBＱA=0000～1111间循环。74LS161的功能表详见表10-l所示。 表10-1 74LS161的功能表 本实验所需计数器是十进制计数器，必须对74LS161外加适当的反馈电路构成十进制计数器，状态变化在ＱDＱCＱBＱA=0000～1001间循环。 用反馈的方法构成十进制计数器一般有两种形式，即和反馈置数法。反馈置零法是利用R构成，即：当Q D Q C Q B Q A=1010（十进制数10）时，通过反馈线强制计数器清零，清除端 D 如图10-2(a)所示。由于该电路会出现瞬间1010状态，会引起译码电路的误动作，因此很少被采用。反馈置数法是利用预置数端LD构成，把计数器输入端D1D2D2D3全部接地，当计数器计到1001（十进制数9）时，利用Q D Q A反馈线使预置端LD=0，则当第十个CP到来时，计数器输出端等于输入端电平，即：Q D=Q C=Q B=Q A=0，这样可以克服反馈置零法的缺点。利用预置端LD构成的计数器电路如图10-2(b)所示。

数电实验报告实验六计数译码显示综合实验整理版.docx

数电实验报告 实验六 计数、译码、显示综合实验 姓名： 学号： 班级： 院系： 指导老师： 2016年

目录 实验目的： (22) 实验器件与仪器： (22) 实验原理： (33) 用同步清零端或置数端置零或置数构成N进制计数器 (33) 用同步清零端或置数端置零或置数构成N进制计数器 (33) 实验内容： (44) 实验过程： (55) 实验总结： (66) 实验： 实验目的： 1.熟悉中规模集成电路计数器的功能及应用。 2.熟悉中规模集成电路译码器的功能及应用。 3.熟悉LED数码管及显示电路的工作原理。 4.学会综合测试的方法。 实验器件与仪器： 1.实验箱、万用表、示波器。

2.74LS160、74LS48、74LS20 实验原理： 对于计数规模小的计数器，我们使用集成触发器来设计计数器，但是如果计数器的模数达到十六以上（如六十进制）时，如果还是用集成触发器来设计的话，电路就比较复杂了。在这种情况下，我们可以用集成计数器来构成任意进制计数器。利用集成计数器的清零端和置数端实现归零，从而构成按自然态序进行计数的N进制计数器的方法。 用同步清零端或置数端置零或置数构成N进制计数器用这种方法的实现步骤如下： 1）写出状态S N-1的二进制代码。 2）求归零逻辑，即求同步清零端或置数控制端信号的逻辑表达式 3）画连线图 用同步清零端或置数端置零或置数构成N进制计数器用这种方法的实现步骤如下： 1）写出状态S N得二进制代码 2）求归零逻辑，即求异步清零端或置数控制端信号的逻辑表达式

3）画连线图 在集成计数器中，清零、置数均采用同步方法的有74LS163；均采用异步方法的有74LS193、74LS197、74LS192；清零采用异步方法、置数采用同步方法的有74LS161、74LS160；有的只具备异步清零功能，如CC4520、74LS190、74LS191；74LS90则具有异步清零和异步置9功能。 实验内容： 1.用集成计数器74LS160分别组成8421码十进制和六进制计数器， 然后连接成一个60进制计数器（6进制为高位，10进制位低位）。 使用实验箱上的LED译码显示电路显示（注意高低位顺序及最高位的处理）。用函数发生器的低频连续脉冲（调节频率为1-2Hz）作为计数器的计数脉冲。通过数码管观察计数、译码、显示电路的功能是否正确。 2.设计一个时间计数器，具有分钟和秒计时功能的计数器。

七段数码显示译码器电路的设计

WHEN "1001" => LED7s <="1101111"; WHEN "1010" => LED7s <="1110111"; WHEN "1011" => LED7s <="1111100"; WHEN "1100" => LED7s <="0111001"; WHEN "1101" => LED7s <="1011110"; WHEN "1110" => LED7s <="1111001"; WHEN "1111" => LED7s <="1110001"; WHEN OTHERS => NULL; END CASE; END PROCESS; END; 在完成源程序的编辑后，执行”Processing”菜单下的“Start Compilation”命令，对DECL7s.vhd进行编译。在完成对源文件的编译后，执行“File”菜单的“New”命令，或者直接按主窗口上的“创建新的文本文件”按钮，在弹出的新文件类型选择对话框中，选择“Vector Waveform File”生成仿真文件。 对引脚进行锁定。执行”Assignments”菜单下的“Pins”命令，根据下图进行引脚设置。 用电缆连接电脑与设备箱，执行”Tools”菜单下的“Programmer”命令，在弹出的对话框中,单击“Hardware Setup”并在新弹出的对话框中选择驱动，然后退出至上一层对话框，单击“Start”进行下载烧录。 【实验数据整理与归纳】

DECL7s11.vhd 实际效果图 DECL7s11.vwf 【实验结果与分析】 计数译码系统电路的仿真波形如图DECL7s.vwf所示，键值为"0000"时，数码管显示数值应为"0"；键值为"0001"时，数码管显示数值应为"1"，依此类推。仿真结果验证了设计的正确性。而实际情况与仿真结果相吻合。 【实验中遇到的问题及解决方案】 1.驱动安装失败。 解决方案：根据老师发的教程，更换别的方法进行安装。 2.虽然数码管显示数值正确，但对应按键与想象的有出入。 解决方案：经排查发现是管脚分配时颠倒了顺序导致的，按键时亦随之颠倒顺序即可。

数电实验 编码与译码显示电路

实验二：编码与译码显示电路 一：实验目的 1.掌握中规模集成编码器及译码器的逻辑功能测试方法。 2.掌握编码器译码器的使用方法， 3.熟悉仿真工具的使用。 二：实验设备与器件 直流稳压电源，数字多用表，数字电路实验箱，三位二进制优先编码器，七段译码器，二输入与非门，双四输入与非门，六反相器。 四：实验内容 1.测试电路： 通信工程2014117308 周童桐

2.多位显示电路，要求具有灭零功能。 3.依据题目设计电路并仿真。 题目：若将八路服务信号按轻重缓急安排优先级别后，作为医院病房的八个呼叫信号，在护士值班室放置数码管显示电路，这样，当病号按下呼叫按钮发出呼叫信号时，护士值班室显示相应呼叫号码，并产生提示声音，在护士的按下处理按钮后，电路又回到等待呼叫状态，等待新的呼叫，设计上述控制电路及声音提醒电路并测试结果并用报警电路报警。

真值表： K0 Y2 Y1 Y0 A3 A2 A1 A0 I0 K1 1 1 1 0 0 0 1 I1 K2 1 1 0 0 0 1 0 I2 K3 1 0 1 0 0 1 1 I3 K4 1 0 0 0 1 0 0 I4 K5 0 1 1 0 1 0 1 I5 K6 0 1 0 0 1 1 0 I6 K7 0 0 1 0 1 1 1 I7 K8 0 0 0 1 0 0 0 依据真值表列式并计算 化简后得： A0=Y0 A1=Y0Y1’+Y0’Y1 A2=Y0’Y1’Y2+Y0Y1’Y2’+Y1Y2’ A3=Y0’Y1’Y2’ 依据化简后，设计电路。 依据电路图进行仿真：

应用74LS148编码部分： 优先显示电路部分：蜂鸣器电路：

EDA设计38译码器

E D A设计38译码器-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

班级：通信13-3班 姓名：王亚飞 学号： 18 指导教师： 成绩： 电子与信息工程学院 信息与通信工程系

摘要 EDA技术是以微电子技术为物理层面，现代电子设计技术为灵魂，计算机软件技术为手段，最终形成集成电子系统或专用集成电路ASIC为目的的一门新兴技术。而VHDL语言是硬件描述语言之一，其广泛应用性和结构的完整性使其成为硬件描述语言的代表。随着社会经济和科技的发展，越来越多的电子产品涌如我们的日常生活当中，在日常生活中译码器起着不可忽视的作用。本设计就是运用VHDL语言设计的3-8译码器。3-8译码器电路的输入变量有三个即D0，D1，D2，输出变量有八个Y0-Y7，对输入变量D0，D1，D2译码，就能确定输出端Y0-Y7的输出端变为有效（低电平），从而达到译码目的。 关键词：EDA；3-8译码器

1实验目的 1、通过一个简单的3－8译码器的设计，让学生掌握组合逻辑电路的设计方法。 2、初步掌握VHDL语言的常用语句。 3、掌握VHDL语言的基本语句及文本输入的EDA设计方法。 2实验背景 VHDL的简介 VHDL语言是一种用于电路设计的高级语言。它在80年代的后期出现。最初是由美国国防部开发出来供美军用来提高设计的可靠性和缩减开发周期的一种使用范围较小的设计语言。但是，由于它在一定程度上满足了当时的设计需求，于是他在1987年成为A I/IEEE的标准（IEEE STD 1076-1987）。1993年更进一步修订，变得更加完备，成为A I/IEEE的A I/IEEE STD 1076-1993标准。目前，大多数的CAD厂商出品的EDA软件都兼容了这种标准。VHDL 的英文全写是：VHSIC（Very High eed Integrated Circuit） Hardware Descriptiong Language.翻译成中文就是超高速集成电路硬件描述语言。因此它的应用主要是应用在数字电路的设计中。 VHDL语言的特点 VHDL是一种用普通文本形式设计数字系统的硬件描述语言，主要用于描述数字系统的结构、行为、功能和接口，可以在任何文字处理软件环境中编辑。除了含有许多具有硬件特征的语句外，其形式、描述风格及语法十分类似于计算机高级语言。VHDL程序将一项工程设计项目（或称设计实体）分成描述外部端口信号的可视部分和描述端口信号之间逻辑关系的内部不可视部分，这种将设计项目分成内、外两个部分的概念是硬件描述语言（VHDL）的基本特征。

计数、译码、显示电路实验

创作编号： BG7531400019813488897SX 创作者：别如克* 实验五计数、译码、显示电路 一、实验目的 掌握中规模集成计数器74LS161及七段译码器CD4511的逻辑功能，掌握共阴极七段显示器的使用方法，熟悉用示波器测试计数器输出波形的方法。 二、实验原理 计数、译码、显示电路是由计数器、译码器和显示器三部分电路组成的逻辑电路。下面分别加以介绍。 1．计数器：计数器是一种中规模 集成电路，其种类有很多。如果按照触 发器翻转的次序分类，可分为同步计数 器和异步计数器两种；如果按照计数数 字的增减可分为加法计数器、减法计数 器和可逆计数器三种；如果按照计数器 进位规律又可分为二进制计数器、十进 制计数器、可编程N进制计数器等多 种。 常用计数器均有典型产品，不须自

己设计，只要合理选用即可。 本实验选用四位二进制同步计数器74LS161做计数器，该计数器外加适当的反馈电路可以构成十六进制以内的任意进制计数器。图5-1是它的逻辑图。这个电路除了具有二进制加法计数功能外，还具 有预置数、清零、保持的功能。图中LD是预置数控制端，D、C、B、 R是清零端，EP、ET是计数器使能控制端，A是预置数据输入端， D RCO是进位信号输出端，它的主要功能有： ①异步清零功能 R=0(输出低电平)，则输出ＱDＱCＱBＱA=0000，除EP、ET 若 D 信号外，与其它输入信号无关，也不需要CP脉冲的配合，所以称为“异步清零”。 ②同步并行置数功能 R=1，且LD=0的条件下，当CP上升沿到来后，触发器ＱD 在 D ＱCＱBＱA同时接收D、C、B、A输入端的并行数据。由于数据进入计数器需要CP脉冲的作用，所以称为“同步置数”，由于4个触发器同时置入，又称为“并行”。 ③保持功能 R=1，LD=1的条件下，EP、ET两个使能端只要有一个低在 D 电平，计数器将处于数据保持状态，与CP及D、C、B、A输入无关。 ④计数功能 R=1、LD=1、EP=1、ET=1的条件下，计数器对CP端输入在 D 脉冲进行计数，计数方式为二进制加法，状态变化在ＱDＱCＱBＱ =0000～1111间循环。74LS161的功能表详见表5-l所示。 A 表5-1 74LS161的功能表

8位数码管动态显示电路设计.

电子课程设计 — 8位数码管动态显示电路设计 学院：电子信息工程学院 专业、班级： 姓名： 学号： 指导老师： 2014年12月

目录 一、设计任务与要求 (3) 二、总体框图 (3) 三、选择器件 (3) 四、功能模块 (9) 五、总体设计电路图 (10) 六、心得体会 (12)

8位数码管动态显示电路设计 一、设计任务与要求 1. 设计个8位数码管动态显示电路，动态显示1、2、3、4、5、6、7、8。 2. 要求在某一时刻，仅有一个LED 数码管发光。 3. 该数码管发光一段时间后，下一个LED 发光，这样8只数码管循环发光。 4. 当循环扫描速度足够快时，由于视觉暂留的原因，就会感觉8只数码管是在持续发光。 5、研究循环地址码发生器的时钟频率和显示闪烁的关系。 二、总体框图 设计的总体框图如图2-1所示。 图2-1总体框图 三、选择器件 1、数码管 数码管是一种由发光二极管组成的断码型显示器件，如图1所示。 U13 DCD_HEX 图1 数码管 数码管里有八个小LED 发光二极管，通过控制不同的LED 的亮灭来显示出 不同的字形。数码管又分为共阴极和共阳极两种类型，其实共阴极就是将八个 74LS161计数器 74LS138译码 器 数码管

LED的阴极连在一起，让其接地，这样给任何一个LED的另一端高电平，它便能点亮。而共阳极就是将八个LED的阳极连在一起。 2、非门 非门又称为反相器，是实现逻辑非运算的逻辑电路。非门有输入和输出两个端，电路符号如图2所示，其输出端的圆圈代表反相的意思，当其输入端为高电平时输出端为低电平，当其输入端为低电平时输出端为高电平。也就是说，输入端和输出端的电平状态总是反相的。其真值表如表1所示。 图2 非门 表1 真值表 输入输出 A Y 0 1 1 0 3、5V电源 5V VCC电源如图3所示。 图3 5V电源

七段译码器显示电路

数字显示译码器 在数字系统中，常需要将数字、文字或符号等直观地显示出来。能够显示数字、文字或符号的器件称为显示器。数字电路中的数字量都是以一定的代码形式出现的，所以这些数字量要先经过译码，才能送到显示器去显示。这种能把数字量翻译成数字显示器所能识别的信号的译码器为数字显示译码器。 数字显示器有多种类型。按显示方式分，有字型重叠式、点阵式、分段式等。按发光物质分，有半导体显示器，又称发光二极管（LED）显示器、荧光显示器、液晶显示器、气体放电管显示器等。目前应用较广泛的是由发光二极管构成的七段数字显示器。 ①七段数字显示器 图6-53为发光二极管构成的七段数字显示器。它是将七个发光二极管（小数点也是一个发光二极管，共八个）按一定的方式排列起来，七段a、b、c、d、e、f、g（小数点DP）各对应一个发光二极管，利用不同发光段的组合，显示不同的阿拉伯数字。 （a）（b） 图6-53 七段数字显示器 （a）数字显示器（b）显示的数字 根据七个发光二极管的连接形式不同，七段数字显示器分为共阴极和共阳极接法两种。 （a）（b） 图6-54 七段数字显示器的内部接法 （a）共阳极（b）共阴极 图6-54（a）是共阳极接法，它是将七个发光二极管的阳极连在一起作公共端，使用时要接高电平。发光二极管的阴极经过限流电阻接到输出低电平有效的七段译码器相应的输出端。 图6-54（b）所示是共阴极接法，它是将七个发光二极管的阴极连在一起作公共端，使用时要接低电平。发光二极管的阳极经过限流电阻接到输出高电平有效的七段译码器相应的输出端。 改变限流电阻的阻值，可改变发光二极管电流的大小，从而控制显示器的发

数字电路译码器设计

目录

1 绪论 设计背景 在数字系统中，经常需要将一中代码转换为另一种代码，以满足特定的需求，完成这种功能的电路称为码转化电路。译码器就属于其中一种。而译码就是编码的逆过程，它的功能是将具有特定含义的二进制码转换成对应的有效输出信号，具有译码功能的的逻辑电路称为译码器。而2-4译码器是唯一地址译码器，是将一系列的代码转换成与之一一对应有效的信号。常用于计算机中对存储单元地址的译码，因此，设计2-4译码器具有很强的现实意义。 matlab简介 MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国 际科学计算软件的先进水平。它主要由 MATLAB和Simulink两大部分组成。本设计主要采用simulink进行设计与仿真。Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。掌握这个软件的应用具有十分重要的意义。 2 电路分析 2-4译码器功能分析 2-4译码器有2个输入端，4个输出端和一个使能端。在使能端为有效电平时，对应每一组输入代码，只有其中一个输出端为有效电平，其余输出端则为相反电平。输出信号可以是高电平有效，也可以是低电平有效。具体来说，2输入变量，A1 ，A0共有4种不同状态组合，因而译码器有4个输出信号Y???0～Y?????3 并且输出为低电平有效，其真值表如表1所示 ?????10 器处于非工作状态。而当Y???为0时，对应的A1，A0的某种状态组合，其中只有一个输出为0，其余各输出量均为1.例如，A1 A0=00，输出Y???0为0，Y???0～Y?????3均为1.由此可见，2-4

计数器实验报告

实验4 计数器及其应用 一、实验目的 1、学习用集成触发器构成计数器的方法 2、掌握中规模集成计数器的使用及功能测试方法 二、实验原理 计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来计脉冲数，还常用作数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能。 计数器种类很多。按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器。根据计数制的不同，分为二进制计数器，十进制计数器和任意进制计数器。根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。还有可预置数和可编程序功能计数器等等。目前，无论是TTL还是CMOS集成电路，都有品种较齐全的中规模集成计数器。使用者只要借助于器件手册提供的功能表和工作波形图以及引出端的排列，就能正确地运用这些器件。 1、中规模十进制计数器 CC40192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如图5－9－1所示。 图5－9－1 CC40192引脚排列及逻辑符号 图中LD—置数端 CP U—加计数端 CP D—减计数端 CO—非同步进位输出端BO—非同步借位输出端 D0、D1、D2、D3—计数器输入端 Q0、Q1、Q2、Q3—数据输出端 CR—清除端

CC40192的功能如表5－9－1，说明如下： 表5－9－1 输 入 输 出 CR LD CP U CP D D 3 D 2 D 1 D 0 Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 1 × × × × × × × 0 0 0 0 0 0 × × d c b a d c b a 0 1 ↑ 1 × × × × 加 计 数 0 1 1 ↑ × × × × 减 计 数 当清除端CR 为高电平“1”时，计数器直接清零；CR 置低电平则执行其它功能。 当CR 为低电平，置数端LD 也为低电平时，数据直接从置数端D 0、D 1、D 2、D 3 置入计数器。 当CR 为低电平，LD 为高电平时，执行计数功能。执行加计数时，减计数端CP D 接高电平，计数脉冲由CP U 输入；在计数脉冲上升沿进行 8421 码十进制加法计数。执行减计数时，加计数端CP U 接高电平，计数脉冲由减计数端CP D 输入，表5－9－2为8421码十进制加、减计数器的状态转换表。 表5－9－2 加法计数 输入脉冲数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 输出 Q 3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 Q 2 1 1 1 1 Q 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 Q 0 1 0 1 1 1 1 减计数 2、计数器的级联使用 一个十进制计数器只能表示0～9十个数，为了扩大计数器范围，常用多个十进制计数器级联使用。 同步计数器往往设有进位（或借位）输出端，故可选用其进位（或借位）输出信号驱动下一级计数器。 图5－9－2是由CC40192利用进位输出CO 控制高一位的CP U 端构成的加数级联图。

数字电路——2-4译码器设计

目录 1 绪论 (1) 1.1设计背景 (1) 2 电路分析 (2) 2.1 2-4功能分析 (2) 2.2 2-4译码器逻辑图 (3) 3 系统建模与仿真 (4) 3.1 建模 (4) 3.2 仿真波形 (5) 4 仿真结果分析 (7) 5 小结与体会 (8) 参考文献 (9)

1 绪论 1.1设计背景 在数字系统中，经常需要将一中代码转换为另一种代码，以满足特定的需求，完成这 种功能的电路称为码转化电路。译码器就属于其中一种。而译码就是编码的逆过程，它的功能是将具有特定含义的二进制码转换成对应的有效输出信号，具有译码功能的的逻辑电路称为译码器。而2-4译码器是唯一地址译码器，是将一系列的代码转换成与之一一对应有效的信号。常用于计算机中对存储单元地址的译码，因此，设计2-4译码器具有很强的现实意义。 1.2 matlab简介 MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学 计算软件的先进水平。它主要由 MATLAB和Simulin k两大部分组成。本设计主要采用simulink进行设计与仿真。Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。掌握这个软件的应用具有十分重要的意义。

数电实验--译码显示电路

译码显示电路 二、实验仪器及器件： 1、数字电路实验箱、数字万用表、示波器。 2、器件：74LS48X1, 74LS194X1, 74LS73X1, 74LS00X2 三、实验预习： 1、复习有关译码显示原理。 2、根据实验任务，画出所需的实验线路及记录表格。 四、实验原理： 1、数码显示译码器： (1)七段发光二极管(LED)数码管 LED数码管是目前最常用的数字显示器，图（一）(a)、(b)为共阴管和共阳管的电路，(C)为两种不同出线形式的引出脚功能图。 一个LED数码管可用来显示一位0--9十进制数和一个小数点。小型数码管（0.5寸和0.36寸）每段发光二极管的正向压降，随显示光（通常为红、绿、黄、橙色）的颜色不同略有差别，通常约为2～2.5V，每个发光二极管的点亮电流在5～10mA。LED数码管要显示BCD码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器，该译码器不但要完成译码功能，还要有相当的驱动能力。

(2)BCD码七段译码驱动器 此类译码器型号有74LS47（共阳），74LS48（共阴）， 段译码／驱动器。驱动共阴极LED数码管。 图（二）为74LS48引脚排列。其中A、B、C、D - BCD 码输入端，a、b、c、d、e、f、g——译码输出端，输出 “1"有效，用来驱动共阴极LED数码管。 - 灯测试输入端，=“0”时，译码输出全为“1” - 灭零输入端，=“0”时，不显示多余的零。 作为输出端使用时，灭零输出端。 2、扫描式显示 对多位数字显示采用扫描式显示可以节电，这一点在某些场合很重要。对于某些系统输出

的的数据，应用扫描式译码显示，可使电路大为简化。有些系统，比如计算机，某些A/D 转换器，是以这样的形式输出数据的：由选通信号控制多路开关，先后送出（由高位到低位或由低位到高位）一位十进制的BCD码，如图（三）所示。图中的Ds称为选通信号，并假定系统按先高位后低位的顺序送出数据，当Ds1高电平送出千位数，Ds2高电平送出百位数，……一般Ds的高电平相邻之间有一定的间隔，选通信号可用节拍发生器产生。 如图（四）所示，为这种系统的译码扫描显示的原理图。图中各片LED（共阴）的发光段并连接至译码器的相应端，把数据输入的相应权端与系统输出端相连，把各位选通端反相后接相应LED的公共端。f(A)使数据输入是伪码（8421BCD中的1010-1111）时使f(A)=0，伪码灭灯。接译码器的灭灯I B端，使不显示伪码。 3、四节拍发生器 扫描显示要求数码管按先后顺序显示。这就要求如图（三）所示的选通信号。通常该类型的信号称为节拍信号。如果使用的数码管是共阴极型，则选通信号是图（三）的反相。如图（五）所示就是这种节拍信号发生器。

实验3 实验三 编码器、译码器及应用电路设计

实验三编码器、译码器及应用电路设计 一、实验目的： 1、掌握中规模集成编码器、译码器的逻辑功能测试和使用方法； 2、学会编码器、译码器应用电路设计的方法； 3、熟悉译码显示电路的工作原理。 二、实验原理： 1、什么是编码：用文字、符号、或者数字表示特定对象的过程称为编码. 2、编码器74LS147的特点及引脚排列图： 74LS147是优先编码器，当输入端有两个或两个以上为低电平，它将对优先级别相对较高的优先编码。 什么是译码： 译码是编码的逆过程，把给定的代码进行“翻译”，变成相应的状态，使输出通道中相应的一路有信号输出。译码器分为三类：二进制译码器、二—十进制译码器、显示译码器。 4、 译码器按照功能的不同，一般分为三类： （1）变量译码器 74LS138的特点及其引脚排列图： 反码输出，ABC是地址输入端，Y0—Y7是输出端，G1、G2A’、G2B’为 使能端，只有当G1=G2A’=G2B’=1时，译码器才工作。 （2）码制变换译码器：用于同一个数据的不同代码之间的相互转换，代表是4—10线译码器。 译码器74LS42的特点及其引脚排列图： 译码器74LS42的功能是将8421BCD码译成10个对象 其原理与74LS138类同，只不过它有四个输入端，十个输出端。

（3）数码显示与七段译码驱动器：将数字、文字、符号的代码译成数字、文字、符号的电路。 a、七段发光二极管数码显示管的特点：（共阴极） b、七段译码驱动器： 4、在本数字电路实验装置上已完成了译码器74LS48和数码管之间的连接图。

三、实验器件：集成块：74LS147 74LS138 74LS42 四、实验内容与步骤： 74LS147编码器逻辑功能测试： 将编码器9个输入端I1~I9各接一根导线，来改变输入端的状态，4个输出端依次从低到高Q3-Q0示，在各输入端输入有效电平，观察并记录电路输入与输出地对应关系，以及当几个输入同时我有效电平时编码器的优先级别关系。

2016译码显示电路实验报告

实验四译码显示电路 一、实验目的 1. 掌握中规模集成译码器的逻辑功能和使用方法 2. 熟悉数码管的使用 二、实验仪器及器件 1.器件：74LS48, 74LS194 , 74LS73，74LS00 ，74LS197, 74LS153, 74LS138,CLOCK,MPX4-CC-BULE, MPX8-CC-BULE, 及相关逻辑门 三、实验预习 1. 复习有关译码显示原理。 2. 根据实验任务，画出所需的实验线路及记录表格。 四、实验原理 1. 数码显示译码器 （1）七段发光二极管(LED)数码管 LED数码管是目前最常用的数字显示器，图（一）(a)、(b)为共阴管和共阳管的电路，(c)为两种不同出线形式的引出脚功能图。（注：实验室实验箱上数码管为共阴四位数码管） 一个LED数码管可用来显示一位0～9十进制数和一个小数点。小型数码管（寸和寸）每段发光二极管的正向压降，随显示光（通常为红、绿、黄、橙色）的颜色不同略有差别，通常约为2～，每个发光二极管的点亮电流在5～10mA。LED数码管要显示BCD码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器，该译码器不但要完成译码功能，还要有相当的驱动能力。

(a) 共阴连接（“1”电平驱动）(b) 共阳连接（“0”电平驱动） (c) 符号及引脚功能 图（一）LED数码管 （2）BCD码七段译码驱动器 此类译码器型号有74LS47（共阳），74LS48（共阴），CC4511（共阴）等，本实验系采用74LS48 BCD码锁存／七段译码／驱动器。驱动共阴极LED数码管。

图（二）为74LS48引脚排列。其中 A 0、A 1、A2、A 3— BCD 码输入端 a 、 b 、 c 、 d 、 e 、 f 、 g — 译码输出端，输出“1”有效，用来驱动共阴极LED 数码管。 LT — 灯 测试输入端，LT ＝“0”时，译码输出全为“1” BI R — 灭 零 输入端，BI R ＝“0”时，不显示多余的零。 RBO /BI — 作为输入使用时，灭灯输入控制端；作为输出端使用时，灭零输出端。 注：在实验箱上使用了两个4位数码管，对应已经连接好74LS48，如图（四），实验时无需再连线，74LS48只保留引出了A 0、A1、A 2、A 3四个引脚 。在实验箱左上角的P10、P11、P12、P13（P20、P21、P22、P23）代表第一（二）块数码管的BCD 码（即A 0、A 1、A 2、A 3端）输入，DIG1~DIG8分别代表8位数码管的位选端。 2. 扫描式显示 对多位数字显示采用扫描式显示可以节电，这一点在某些场合很重要。对于某些系统输出的的数据，应用扫描式译码显示，可使电路大为简化。利用数码管的余辉效应和人眼的视觉暂留效应，虽然在某一时刻只有一个数码管在显示，但人眼看到的是多个数码管“同时”被点亮的效果。有些系统，比如计算机，某些A/D 转换器，是以这样的形式输出数据的：由选通信号控制多路开关，先后送出（由高位到低位或由低位到高位）一位十进制的BCD 码,如图（三）所示。图中的Ds 称为选通信号，并假定系统按先高位后低位的顺序送出数据，当Ds1低电平送出千位数，Ds2低电平送出百位数，……一般Ds 的低电平相邻之间有一定的间隔，选通信号可用节拍发生器产生。 如图（四）所示，为这种系统的译码扫描显示的原理图。图中各片LED （共阴）的发光段并连接至译码器的相应端，把数据输入的相应端与系统输出端相连，把各位选通端反向后接相应LED 的公共端。

BCD七段数码管显示译码器电路

BCD七段数码管显示译码器电路 7段数码管又分共阴和共阳两种显示方式。如果把7段数码管的每一段都等效成发光二极管的正负两个极，那共阴就是把abcdefg这7个发光二极管的负极连接在一起并接地；它们的7个正极接到7段译码驱动电路74LS48的相对应的驱动端上（也是abcdefg）！此时若显示数字1，那么译码驱动电路输出段bc为高电平，其他段扫描输出端为低电平，以此类推。如果7段数码管是共阳显示电路，那就需要选用74LS47译码驱动集成电路。共阳就是把abcdefg的7个发光二极管的正极连接在一起并接到5V电源上，其余的7个负极接到74LS47相应的abcdefg输出端上。无论共阴共阳7段显示电路，都需要加限流电阻，否则通电后就把7段译码管烧坏了！限流电阻的选取是：5V电源电压减去发光二极管的工作电压除上10ma到15ma得数即为限流电阻的值。发光二极管的工作电压一般在1.8V--2.2V，为计算方便，通常选2V即可！发光二极管的工作电流选取在10-20ma，电流选小了，7段数码管不太亮，选大了工作时间长了发光管易烧坏！对于大功率7段数码管可根据实际情况来选取限流电阻及电阻的瓦数！ 发光二极管(LED)由特殊的半导体材料砷化镓、磷砷化镓等制成，可以单独使用，也可以组装成分段式或点阵式LED显示器件(半导体显示器)。分段式显示器(LED数码管)由7条线段围成8型，每一段包含一个发光二极管。外加正向电压时二极管导通，发出清晰的光，有红、黄、绿等色。只要按规律控制各发光段的亮、灭，就可以显示各种字形或符号。图4 - 17(a)是共阴式LED数码管的原理图，图4-17(b)是其表示符号。使用时，公共阴极接地，7个阳极a~g由相应的BCD七段译码器来驱动(控制)，如图4 - 17(c)所示。 BCD七段译码器的输入是一位BCD码(以D、C、B、A表示)，输出是数码管各段的驱动信号(以F a~F g表示)，也称4—7译码器。若用它驱动共阴LED数码管，则输出应为高有效，即输出为高(1)时，相应显示段发光。例如，当输入8421码DCBA=0100时，应显示，即要求同时点亮b、c、f、g段，熄灭a、d、e段，故译码器的输出应为F a~F g=0110011，这也是一组代码，常称为段码。同理，根据组成0~9这10个字形的要求可以列出8421BCD七段译码器的真值表，见表4 - 12(未用码组省略)。

计数译码显示电路实验

实验五计数、译码、显示电路 一、实验目的 掌握中规模集成计数器74LS161及七段译码器CD4511的逻辑功能,掌握共阴极七段显示器的使用方法,熟悉用示波器测试计数器输出波形的方法。 二、实验原理 计数、译码、显示电路就是由计数器、译码器与显示器三部分电路组成的逻辑电路。下面分别加以介绍。 1.计数器:计数器就是一种中规模集成电路,其种类有很多。如果按照触发器翻转的次序分类,可分为同步计数器与异步计数器两种;如果按照计数数字的增减可分为加法计数器、减法计数器与可逆计数器三种;如果按照计数器进位规律又可分为二进制计数器、十进制计数器、可编程N进制计数器等多种。 常用计数器均有典型产品,不须自 己设计,只要合理选用即可。 本实验选用四位二进制同步计数 器74LS161做计数器,该计数器外加适 当的反馈电路可以构成十六进制以内 的任意进制计数器。图5-1就是它的逻 辑图。这个电路除了具有二进制加法计 数功能外,还具有预置数、清零、保持的 功能。图中LD就是预置数控制端,D、 R就是 C、B、A就是预置数据输入端, D 清零端,EP、ET就是计数器使能控制 端,RCO就是进位信号输出端,它的主要 功能有: ①异步清零功能

R=0(输出低电平),则输出ＱDＱCＱBＱA=0000,除EP、ET信号外,与其它输入信号无若 D 关,也不需要CP脉冲的配合,所以称为“异步清零”。 ②同步并行置数功能 R=1,且LD=0的条件下,当CP上升沿到来后,触发器ＱDＱCＱBＱA同时接收D、C、在 D B、A输入端的并行数据。由于数据进入计数器需要CP脉冲的作用,所以称为“同步置数”,由于4个触发器同时置入,又称为“并行”。 ③保持功能 R=1,LD=1的条件下,EP、ET两个使能端只要有一个低电平,计数器将处于数据保在 D 持状态,与CP及D、C、B、A输入无关。 ④计数功能 R=1、LD=1、EP=1、ET=1的条件下,计数器对CP端输入脉冲进行计数,计数方式在 D 为二进制加法,状态变化在ＱDＱCＱBＱA=0000～1111间循环。74LS161的功能表详见表5-l 所示。 表5-1 74LS161的功能表 本实验所需计数器就是十进制计数器,必须对74LS161外加适当的反馈电路构成十进制计数器,状态变化在ＱDＱCＱBＱA=0000～1001间循环。 用反馈的方法构成十进制计数器一般有两种形式,即与反馈置数法。反馈置零法就是利用R构成,即:当Q D Q C Q B Q A=1010(十进制数10)时,通过反馈线强制计数器清零,如图 清除端 D 5-2(a)所示。由于该电路会出现瞬间1010状态,会引起译码电路的误动作,因此很少被采用。反