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    1. 预习报告
      1. 内容一
        1. 功能与真值表
      2. 内容二
        1. 原理
        2. 用 Proteus 设计电路图，并运行仿真
      3. 内容四
        1. 方法一：显示位置决定显示内容
          1. 原理
          2. 用 Proteus 设计电路图，并运行仿真
        2. 方法二：显示内容决定显示位置
          1. 原理
          2. 用 Proteus 设计电路图，并运行仿真
      4. 内容五
        1. 原理
        2. 真值表
        3. Proteus 设计电路图并仿真
      5. 内容六（加分项）
        1. Vivado 设计电路图
        2. 端口映射
        3. 烧写到 Basys3 实验板上，检查效果
    2. 实验报告
      1. 内容三
        1. 原理
      2. 内容五
      3. 实验心得与体会

    译码显示电路

    post on 03 Jul 2018 about 2122words require 8min
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    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$1110\to0111$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

    um4A7yLHgMQsK2pOrzCoc9bv1w

    如图，$Q_0Q_1Q_2Q_3$的变化为

    $0111\to1011\to1101\to1110\to0111\to\dots$

    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 $\text{DIG}_1\dots\text{DIG}_4$ 同时也接入 $\text{DIG}_5\dots\text{DIG}_8$，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

    tmD4AhiyXjnclLWq8Q2HY5MBv7

    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，$\overline{G_2A}$、$\overline{G_2B}$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

    UrsIBm2fTX8oZeEvb3KjzMLhWk

    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

    这里写图片描述

    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

    这里写图片描述

    端口映射

    这里写图片描述

    烧写到 Basys3 实验板上，检查效果

    这里写图片描述

    这里写图片描述

    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 $\text{DIG}_1\dots\text{DIG}_8$ 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。

    这里写图片描述

    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。

    这里写图片描述

    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。
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