《数字电路课程设计》PPT课件

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1、第13章数字电路课程设计13·1概述13·2多路可编程控制器设计与制作13·3数字频率计的设计与制作13·4数字电路系统设计与制作的一般方法本章小结习题13返回主目录13·2多路可编程控制器设计与制作13·2·1电路设计13·2·2电路制作与测试第13章数字电路课程设计13．1概述13．2多路可编程控制器设计与制作在实际应用中，常常需要一种能同时控制多组开关按一定的方式闭合与断开的装置，比如显示图样不断变化的各种霓虹灯或彩灯的电源控制系统。本节设计与制作的多路可编程控制器就具有这种功能。通过这一课程设计，读者可以在如

2、下方面得到锻炼。（1）基本了解设计数字系统的一般方法。（2）进一步熟悉常用数字器件的使用方法。（3）基本掌握通过逻辑分析查找数字电路故障的（4）熟悉并学会使用用于读写EPROM的常用软件，掌握固化与擦除EPROM的方法。13．2．1电路设计1．设计要求设计并制作出一种用于控制霓虹灯的控制器，它具有如下功能：（1）可以控制每段霓虹灯的点亮或熄灭。（2）每段霓虹灯的点亮与熄灭可以通过编程来实现。（3）每间隔一段时间，霓虹灯的图样变化一次。（4）图样变化的间隔时间可以调节。2．霓虹灯受控显示的基本原理我们

3、以背景霓虹灯的一种显示效果为例，介绍控制霓虹灯显示的基本原理。设有一排n段水平排列的霓虹灯，某种显示方式为从左到右每间隔0.2s逐个点亮。其控制过程如下：若以“1”代表霓虹灯点亮，以“0”代表霓虹灯熄灭，则开始时刻，n段霓虹灯的控制信号均为“0”。随后，控制器将一帧n个数据送至n段霓虹灯的控制端，其中，最左边的一段霓虹灯对应的控制数据为“1”，其余的数据均为零，即1000…000。当n个数据送完以后，控制器停止送数，保留这种状态（定时）0.2s，此时，第1段霓虹灯被点亮，其余霓虹灯熄灭。随后，控制器又在极短的时间内

4、将数据1000…000送至霓虹灯的控制端，并定时0.2s，这段时间里前两段霓虹灯被点亮。由于送数过程很快，我们观测到的效果是第一段霓虹灯被点亮0.2s后，第2段霓虹灯接着被点亮，即每隔0.2s显示一帧图样。如此下去，最后控制器将数据1111…111送至n段霓虹灯的控制端，则n段霓虹灯被全部点亮。只要改变送至每段霓虹灯的数据，即可改变霓虹灯的显示方式，显然，我们可以通过合理地组合数据（编程）来得到霓虹灯的不同显示方式。3．系统框图根据设计要求，确定如图13.1所示系统框图。图13.1系统方框图框图中，右边的D0-

5、Dn为n个发光二极管，它们与n段霓虹灯相对应，二极管亮，则霓虹灯亮。下面介绍框图中各部分的功能与实现方法。1）移位寄存器移位寄存器用于寄存控制发光二极管亮、灭的数据。对应n个发光二极管，移位寄存器有n位输出。移位寄存器的输入信号取自存储器输出的8位并行数据。为使电路简单，可以采用8位并入并出的移位寄存器，也可以采用并入串出的移位寄存器。2）只读存储器只读存储器内部通过编程已写入控制霓虹灯显示方式的数据。控制器每间隔一段时间（显示定时）将n位数据送移位寄存器，所送的数据内容由存储器的地址信号确定。存储器的容量由

6、霓虹灯的段数、显示方式及显示方式的种类确定。n段霓虹灯，m种显示方式(每种显示方式包含k帧画面)，要求存储器的容量为c=k×n×m（bit）只读存储器可以采用常用的EPROM,如2764、27128、27256、27512等。3)地址计数器地址计数器产生由低到高连续变化的只读存储器的地址。存储器内对应地址的数据被送至寄存器。地址计数器输出的位数由存储器的大小决定。64Kbit容量的存储器对应的地址线为16根，因此要求16位计数器。其余可依次类推。地址计数器给出存储器的全部地址以后自动复位，重新从0000H开始计

7、数。地址计数器可以采用一般的二进制计数器，如7416、162等。4）控制门与定时器控制门用于控制计数脉冲是否到达地址计数器。控制门的控制信号来自定时器。定时器启动时，控制门被关闭，地址计数器停止计数，寄存器的数据被锁存。此段时间发光二极管发光。达到定时值时，定时器反相，计数器重新开始计数。控制门可以用一般的与门或或门，定时器可以采用单稳态电路来实现，也可以用计数器实现。5）长度计数器长度计数器与地址计数器对应同一个计数脉冲。长度计数器工作时，地址计数器也在工作。计数器工作期间，存储器对应地址的数据被逐级移位

8、至对应的寄存器。长度计数器的计数长度为n/8,该长度恰好保证一帧图样（n位）的数据从存储器中读出送寄存器锁存。长度计数器达到长度值时自动清零，同时启动定时器工作。定时器启动期间，长度计数器与地址计数器的计数脉冲均被封闭。长度计数器电路可视计数的具体长度来确定。当计数长度较短时，可以采用移位寄存器来实现。4．实用电路根据上面的