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用数字电路实验箱做译码与显示电路实验

[日期:2013-05-02] 来源:  作者:丁锦源 [字体: ]

 

  数字电路实验箱的面板的上部为显示电路,所有发光二极管LED的驱动电路均由实验箱提供,此外,2位静态数码管和4位动态数码管的显示译码电路7448已由实验箱提供,在做动态显示实验时,学生只需设计扫描电路和数据选择电路。5x7点阵显示电路的行和列的LED驱动电路均由实验箱提供,实验时学生只需设计字模和扫描电路。
  
  实验箱的下部为信号源,Ul一UIO为逻辑电平,Ull为单脉冲,U12为时钟,U21—U29为一组信号源。实验箱的输出信号由选择开关K12选择。
  
  面板其余部分为电路接线区,一般情况下,可容纳7~9块双列直插式集成电路。分立元件区可接人R、C、L和晶体管等分立元件。分立元件是做脉冲电路、A/DD/A电路实验时所必须的。
  
  左下角处的40脚插座,即可插28脚或40脚宽脚双列直插式集成电路,也可以插8—20脚窄脚双列直插式集成电路。考虑到扩展外接电路的需要,40脚插座与40脚自锁插座相连,通过自锁插座,可以将外接扩展板上的器件或电路接入实验箱。
  
  可编程器件CPLD、FPGA以及单片机安装在外接扩展板上,通过自锁转接插座可与实验箱上的电路连接。
  
  当一个实验箱不够用时,可以用40线连接电缆将两个实验箱连接起来,将实验规模扩大一倍。
  
  数字电路实验箱内部电路的框图如下图所示。其中输出信号开关用于控制逻辑电平、单脉冲和时钟的输出,综合信号输出选择开关用于选择控制各种综合信号的输出,所有逻辑信号开关均采用自复位按键式开关,这种开关具有操作方便和使用寿命长的特点。

数字电路实验箱内部电路的框图


  
  当持续按综合信号输出选择开关超过5秒后,实验箱所有的信号源处于自检状态,即U1~U12均输出1Hz信号,与之对应的发光二极管LED1—LED12闪烁。U21~U29输出8421BCD码可以用来检测实验箱上数码管及显示译码电路的好坏。
  
  数字电路实验箱采用外部+9V直流稳压电源供电,经内部DC-DC电路变换为+5v电源。采用直流稳压电源供电而避免直接使用交流220V来整流稳压,是考虑到学生实验时的人身安全。
  
  下图是使用本数字电路实验箱的译码与显示电路实验举例。该实验要求:1)2位静态数码显示电路循环显示O~9这10个数字;2)4位动态数码显示电路同时循环显示0~9这10个数字;3)5x7点阵显示电路轮流显示“天天向上”这4个汉字。

 用数字电路实验箱做译码与显示电路实验


  
  图中虚线右侧只画出了实验箱显示电路的接口部分,虚线左侧为实验电路。现将实验电路原理概述如下。

      1、汉字显示实验电路

  实验前先设计好“天天向上”4个字的字模,以“天”字为例,其字模如上图所示。为便于存取字模,应在AT28C68B存贮器每一单元字中存人字模一列的信息,其中D7位没有使用,如下图所示。对于5x7的点阵显示电路,每个字模一般只需要占用存贮器的5个字节,在本例中为了使存贮器的地址计数器便于设计,实际上每个字模占用了8个字节,后3个字节为全“0”。

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  汉字显示的原理是,每当从存贮器一个字节中取出字模的一列信息后,加在显示电路的H1~H7端,若此时V1~V5中某一端加入列选信号后,则这一列将显示由H1~H7端加入的信息,如果令VI~V5信号与取字模的地址信号同步,则点阵显示器将逐列显示某一汉字字模的各个列,当V1~V5的扫描速度大于24分之一秒后,人们将看到一个完整的汉字。每当显示了一个汉字后,地址计数器将定位到另一个字符地址段上,显示另一个汉字。4个汉字轮流显示,人们将看到“天天向上”4个字逐一显示。
  
  汉字显示电路如上图所示,4个汉字分别存放在存贮器的4个段中,占用了32个字节。图中U2A电路用于产生存贮器的高位地址A4A3,A4A3确定了4个字模首行在存贮器中的位置。当高位A4A3确定后,随着UIA产生的低地址A2AIAO递增,存贮器将从某一字模段中取出某一列的字模信息,由字节的数据端D0~D6送人5x7点阵显示电路的H1—H7行。U1A产生低位地址信号A2AIAO的同时,送人图中的U3 (3-8译码器),该译码器的低5位输出端将作为点阵显示电路的列选信号,当V1一V5中某一个输入了有效信号后,该列将显示出H1~H7行加入的信息。
  
  U27是实验箱上提供的信号源,时钟频率为500Hz,在这一时钟的作用下,地址计数器将反复计数,4个汉字将反复轮流显示。
  
  2.数码显示实验电路
  
  图中U6由74HC161组成的十进制计数电路,其输出QDQCQBQA产生的8421BCD码,送入2位静态数码显示电路和4位动态数码显示电路的数据输入端DBCA。2位静态数码显示电路将直接逐一显示0~9十个数字,而4位动态数码显示电路则从点阵显示电路的的列选信号VI—V5中取出4位,作为4位动态数码显示龟路的位选信号。因此,4位动态数码管将轮流显示O~9个数字。如果再增加4个4选1的数据选择器,则4位动态数码管可以显示4个不同的数字。


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