七段数码管显示十进制数字 (4)

数字电子技术基础实验报告（二）

一、实验题目：

设有10个开关，编号分别是0,1,2，……，9.设计电路实现某开关闭合时对应显示相应的十进制数字。

要求：（1）写出设计说明；（2）用Proteus或Multisim仿真。

二、实验方案：

根据题目的要求，要设计一个实现开关闭合是显示对应十进制数字的电路，即当编号为i（i=0,1，……，9）的开关闭合时，显示器上显示i，而无开关闭合时，显示器上不显示数字。

由题目要求我们可以得到，电路的输入其实是开关编号对应的十进制数字，首先需要用一个编码器实现对十进制数字的编码，而后通过一个七段显示译码器的译码，最终在显示器实现相应十进制数字的显示。此外，还用通过相应的设置使电路实现没有开关闭合时显示器上不显示数字的功能。

因此，此电路的设计可以划分为四个模块：开关组模块，编码器模块，显示译码器及显示器模块，门电路组成的检测是否有开关闭合的模块。各个模块之间根据相应的逻辑关系进行连接并最终实现题目中要求电路实现的功能。

三、实验过程：

实验过程中首先设计好上述方案中所说的四个模块，然后将它们进行连接即可。（一）开关组模块

开关组模块的设计较为简单，一端接地，一端通过上拉电阻与电源相连即可，具体如下图1所示：

图1

（二）编码器模块

编码器模块直接利用一个74LS147即可，具体如下图2所示：

图2

（三）显示译码器及显示器模块

译码器及显示译码器模块也较为简单，将一个74LS49的七个输出端与一个7SEG 的七个输入端相连即可，但要注意在二者之间接上拉电阻，同时要分清选择的显示译码器是共阳极的还是共阴极的。在此我们选择共阴极的显示译码器，并将com端接地。具体如下图3所示：

图3

（四）门电路检测模块

门电路检测模块的设计利用了显示译码器上的BI端，当BI端输入低电平时，无论A3，A2，A1，A0输入什么，a,b,c,d,e,f,g输出都为0。在此，通过一个十三端的与非门器件74LS133以十个开关的闭合状态为输入端，并将其输出连在显示译码器的BI端上，具体如下图4所示：

图4

（五）各模块之间的连接

本电路设计的核心部分就在于各个模块之间的连接，划分模块只是一个前序部分。

1、开关组模块与编码器模块的连接较为简单，只需要将1-9号开关与编码器的1-9个输入端相连即可；

2、编码器模块与显示译码器及显示器模块之间的连接也较为简单，只要将前者的四个输出端与后者的四个输入端一一按顺序相连即可，但由于74LS147的输出与74LS49的输入互反，要在二者之间接反相器74LS04；

3、门电路检测模块与开关组模块之间的连接只要根据开关组的相关性质按照门电路检测模块的设置即可。由于各个开关在不闭合时输出到门电路检测模块的是的是高电平，而显示译码器只有在BI端输入低电平时才不工作，故在此采用一个与非门与BI端相连。

四、实验结果：

在将电路配置好之后，点击左下角的仿真开始键，开始进行仿真：

（一）当所有开关均断开时，显示器不显示，具体如下图5所示：

图5

（二）当开关2闭合，其它开关都断开时，显示器显示2，具体如下图6所示：

图6

（三）当开关8闭合，其它开关都断开时，显示器显示8，具体如下图7所示：

图7

通过以上的仿真举例证明，电路设计成功了！

五、总结：

本次试验是一个电路设计实验，在进行电路设计的时候，一定要做到思路清晰：首先，要搞清楚此电路最终要实现的功能是什么，并据此进行模块的划分；

其次，对划分好的模块进行设计并对各个模块之间的互相连接进行设计；

最后，要对设计好的电路进行仿真验证并对仿真过程中出现的问题进行调试。此外，在进行电路设计的时候，思维一定要突破课堂上教员的讲解和书本上知识的传授，可以根据自己的思路去找寻相应功能的元器件并进行设置。