北航电工电子中心_动态扫描显示系统的设计

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1、《数字电路》课程设计四位LED动态扫描设计1前言（引言）随着计算机技术和电子技术的飞速发展和广泛应用,电器设备的输出显示技术也变得复杂多样,诸如CRT显示、LCD显示、多位LED显示及发光二极管显示等应运而生。在这些显示当中,LED及发光二极管显示电路较为简单,成本也较低,在功能单一的仪器仪表与机电设备中应用较广。但当设备显示的点或位较多时,就需要采用一定的驱动电路与相应的驱动方式。通过我们所学的数字电路，模拟电路，设计一个电路，实现一些功能。此次设计锻炼我们的动手能力，解决问题的能力！2设计任务及方案论证用四位编码开

2、关编码，将编出来的数字（0~9）以动态扫描的形式显示在LED数码管上，并且能够调节扫描频率。1.通过编码开关，编出0000~9999的数字。2.通过两个四选一的选择开关（74LS153），选择输出位数。3.将选择输出的四位进行排序，接入数码管译码器（C4511）。4.将对应的编码通过译码器显示在数码管上。5.由于要求动态扫描：接入一个时钟脉冲。产生时钟脉冲需要接入555多些振荡器。产生的CP脉冲，通过计数器产生00~11的二进制数。两位二进制数与四选一选择开关和2—4的计数器同步，产生1110,1101,1011,01

3、11的四位二进制数作为数码管的驱动电压。将设计的电路，经过理论计算，做出电路板，进行调试，从而来验证试验设计的真确性。3电路设计原理与实验电路3.1设计任务及要求利用数字集成电路（如：74LS353、48、139、393，NE555等）和分立元件设计一个四位LED显示器动态扫描驱动电路。（1）基本要求①显示范围：0000～9999；②显示方式：LED显示；③扫描频率：1Hz~1000Hz连续可调；④可预置数：0000～9999。（2）发挥部分①扫描频率：1Hz~1000Hz连续可调；②自制符合要求电源。3.2设计方案通

4、过编码开关对0到9的数字进行编码，送入四选一的选择器（74LS153），通过由低位到高位的排序，将选择的数字传入到译码器（74HC4511）中，并通过输出中间级使其数据传送到LED七段数码显示管。为了控制数码显示管的显示位数，需要用一个译码器（74LS139）来控制好输出电平，我们选用低电平。这里计数器采用555定时计数器产生CP脉冲，脉冲占空比和频率用双链电位器调节，产生的CP脉冲进入计数器，产生00，01,10,11的数字，这里的数字进入四选一和译码器（74LS139）同步端，进而是电路能够正常工作。通常的4位LE

5、D显示器按连接方式不同可分为共阳极LED与共阴极LED，我们采用共阴极。其电路特性基本一致：发光二极管导通压降为1.2V～1.8V、正向工作电流为2mA～15mA。在显示驱动方式中，采用动态扫描。当扫描到n1～n4公共端时，LED驱动器分别对应输出a～dp的显示段，LED就能正常显示。各元件图如下：3.3单元模块3.3.1编码开关编码开关是四个的分立元件组成，由于编码出来的数字是0到9之间，即二进制代码需要四位，为0000到1001。考虑为高电平有效，需要注意的是8421码在输出端悬空时为高电平，所以，需要每位接一个下

6、拉电阻，其值在需考虑功耗和置零效果，大致在几百到几千欧。3.3.2四选一计数器要达到动态扫描，在编码开关输出端需要对编码进行选择处理。从编码开关输出的值，按照二进制代码表示出来，就是每一个编码开关的低位接在一个四选一的一边，每个编码开关的第二位接在另一边，一个编码开关有两个四选一计数，一共需要两个依次接第三个，第四个。注意，这里的选择器两个使能端A，B与计数器的同步性。3.3.3七段显示译码器为了能以十进制数码直观地显示数字系统的运行数据，目前广泛使用了七字符显示器，或称做七段数码管。所以要采用相应的译码器对选择的码源

7、进行处理，这里我们采用74HC4511,元件图其上，功能表如下：请参见《数字电路（第五版）》151页。3.3.3共阴极四位LED数码显示管半导体数码管BS201的的每个线段都是一个发光二极管（LED）。因此，也把它叫做LED数码管或LED七段显示器。发光二极管使用的材料与普通的硅二极管不同，半导体中的杂质浓度很高。当外加正电压时，大量的电子和空穴在扩散的过程中复合，其中一部分电子从导带跃迁到价带，把多余的能量以光的形式释放出来，便发出一定可见光。对于共阴极的数码管只有当其输入端输入高电平时二极管才会发光；而共阳极的数码

8、管只有当输入端输入低电平时二极管才会发光。共阴极内部每个发光二极管的阴极被接在一起，成为该各段的公共选通线；发光二极管的阳极则成为段选线。如果要显示某个数字只需相应选中对应的段选线。对于共阳极数码管，则正好相反，内部发光二极管的阳极接在一起，阴极成为段选线。这两种数码管的驱动方式是不同的。当需要点亮共阳极数码管的一段时，公共段需接