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数字电子技术实验报告

实验题目：译码显示电路

预习报告

内容一

74LS194芯片相关。

功能与真值表

CP时钟	$\overline{Cr}$清零	$S_1$	$S_0$	工作状态	$Q_A^{+}$	$Q_B^{+}$	$Q_C^{+}$	$Q_D^{+}$
$\uparrow$	0	X	X	置零	0	0	0	0
$\uparrow$	1	0	0	保持	$Q_A$	$Q_B$	$Q_C$	$Q_D$
$\uparrow$	1	0	1	右移	$D_{SR}$	$Q_A$	$Q_B$	$Q_C$
$\uparrow$	1	1	0	左移	$Q_B$	$Q_C$	$Q_D$	$D_{SL}$
$\uparrow$	1	1	1	并行送数	$D_0$	$D_1$	$D_2$	$D_3$

先给$\overline{Cr},S_1,S_0,D_{SL},D_{SR}$置位，再按CP。

内容二

实现四节拍顺序脉冲发生器。

原理

1. 利用194右移功能，实现“0”向右边移动；同时利用JK触发器翻转功能（J=1，K=1），控制194从右移变为并行送数，实现$1110\to 0111$的变化。
2. 如果没有先清零，194的S1输入不确定，可能会出现输出1111的情况（CP触发不变化），也可能是其他异常。

用Proteus设计电路图，并运行仿真

如图，$Q_0{Q}_1{Q}_2{Q}_3$的变化为$$0111\to 1011\to 1101\to 1110\to 0111\to \dots$$符合设计预期。

内容四

使用74LS48芯片显示学号$17341163$，输出的信号中6是不含最上面一横的。

方法一：显示位置决定显示内容

原理

将74LS194接成四节拍顺序脉冲发生器，接入数码管位选通端$DI{G}_1\dots DI{G}_4$同时也接入$DI{G}_5\dots DI{G}_8$，注意74LS194的时钟接高频信号（1kHz），以使数码管同时显示8位数字。

用Proteus设计电路图，并运行仿真

方法二：显示内容决定显示位置

原理

用1只74LS197（自动生成8421码），注意74LS197的时钟要接高频信号（1kHz），以使数码管同时显示8位数字；将生成8421码的低3位连入74LS138（数据分配器）的$S_0$、$S_1$、$S_2$端，$G_1$接高电平，$\overline{G_{2}A}$、$\overline{G_{2}B}$接低电平，输出$Y_0$~$Y_7$选择接入数码管位选通信号接入，以使某一位固定显示某个数字。

用Proteus设计电路图，并运行仿真

内容五

用8*8点阵显示任一固定图形。

原理

8*8点阵由64个发光二极管组成，当二极管所在位置的行电平为高，列电平为低时，相应的二极管就被点亮。与7段数码管结构比较可以看出，实验箱点阵每一行可以看成是一组共阳极数码管，每一列可以看成是一组共阴极数码管。
采用扫描式显示，即选择合适的扫描频率逐行（高电平选通）/逐列（低电平选通）设置每个二极管的亮灭，以达到点阵二极管“同时”亮灭，以显示指定图案效果。

真值表

要让点阵显示一个汉字“坎”。使用74LS197+74LS138实现逐列扫描。

$Q_2$	$Q_1$	$Q_0$	$R_1$	$R_2$	$R_3$	$R_4$	$R_5$	$R_6$	$R_7$	$R_8$
0	0	0	0	0	1	0	0	0	1	0
0	0	1	0	1	1	1	1	1	0	0
0	1	0	0	0	1	0	0	1	0	0
0	1	1	0	0	0	1	0	0	1	0
1	0	0	0	1	1	0	0	1	0	0
1	0	1	0	0	1	1	1	0	0	0
1	1	0	0	0	1	0	0	1	0	0
1	1	1	0	0	1	1	0	0	1	0

Proteus设计电路图并仿真

内容六（加分项）

用Basys3实验板实现LED数码管显示8位学号，使用开关切换前后4位的显示。

Vivado设计电路图

端口映射

烧写到Basys3实验板上，检查效果

实验报告

内容三

在试验箱上实现节拍发生器。

原理

实验箱上数码管是共阴极，其位选通端$DI{G}_1\dots DI{G}_8$均为低电平有效，所以可直接将节拍发生器的输出接入即可，不用再加非门。
实验箱上74LS48已与数码管连好，无须再连线。74LS48只引出$A_3、A_2、A_1、A_0$四个引脚分别依次对应两个四位数码管的$P_{13}、P_{12}、P_{11}、P_{10}$和$P_{23}、P_{22}、P_{21}、P_{20}$作为数码管BCD码输入端。实验箱7段数码管已具备伪码灭灯功能，因此电路设计不涉及伪码灭灯。
启动节拍发生器时，应先清零，即将清零模拟开关放置在低电平，待清零置数后，清零模拟开关放置在高电平。
此外，由于没有非门，使用一片74LS86（异或）一端接高电平实现。

内容五

如图，在实验箱上显示了一个汉字“坎”。
真值表及电路设计均已在预习报告中完成。
由于汉字构造较字母或者数字复杂一些，设计电路中需要3~4片74LS20（四输入与非），二实验箱上只有两个，于是使用74LS86（异或）、74LS00（双输入与非）组合实现。

实验心得与体会

1. 在点阵显示“坎”的实验中，接线较为复杂，而刚接完时只有第一列灯亮，经过排查发现是74LS197清零端接错。锻炼了自己接线的熟练度，并学会逐步排查电路故障。
2. 由于实验箱上非门和四输入与非门的数量不够，使用了74LS86（异或）和74LS00（双输入与非门）代替，学会在找不到原有元件下如何利用其它元件组合来达到预期效果。