数值比较器设计
2018/11/17
1 2 3 4 5 6
此为引脚3 接地
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实现功能后,因为开关打开闭合效果我们观察到的不是很明显,所以我 们决定在开关后接入一个发光二极管可以直接的观察到每一个开关闭合 的效果,如下图所示: 第一次接入时没考虑二极 管的额定电压范围,直接 接入发光二极管导致二极 管烧掉了;第二次在发光 二级管前接入330欧姆的电 阻,但因组织太小,二极 管在亮了几秒之后烧掉了; 第三次换了阻值较大为 1000欧姆的电阻,二级管 正常发光;但是发现显示 输出的二极管随着电阻个 数的增加变得越来越暗; 经过组员讨论,发现是电 阻分压的问题,最后决定 使用两个电源,一个控制 与开关相连的二极管,另 一个控制数值比较电路。 最后实现我们想要的功能 2018/11/17 效果。
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芯片功能分析
集成数值比较器
集成数值比较器74LS85的功能 74LS85是四位数值比较器 ,其工作原理和两位数值比 较器相同。
B3 IA=B
A0 B0 IA>B IA<B IA=B A1 B1 A2 B2 A3 B3
1 16 VCC 15 A3 14 B2 13 A2 12 A1 11 B1 10 A0 9
A2 B2
× × A2 > B2 A2 < B2 A2 = B2 A2 = B2 A2 = B2
A1 B1
× × × × A 1 > B1 A 1 < B1 A 1 = B1
A0 B0
× × × × × × A0 ×
IA<B
× × × × × × ×
IA=B
× × × × × × ×
设计要求:
1.比较两个十进制数(如3和5)的大小。 2.输出采用3个发光二极管指示(分别代表大 于、等于、小于)。 3.可能的话,在上述要求的基础上进行相关扩 展功能的设计。 4.先进行原理分析与方案选择,采用仿真软件 (比如Proteus或Quartus)进行设计;功能实 现后,设计并制作实际电路并进行调试,完成 一份设计报告。
每次要运行都是和电池盒直接相连,导致发光二级管容易烧掉,我们小 组成员讨论后一致决定在电路中增加一个总开关,这样就可以利用开关 对线路控制,改善后的电路图如下:
总 开 关
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实验现象及其结果
下图为我们电路实物图及各个器件的表示功能
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当A、B输入都0000时,即只有总开关闭合时,发光二极管的状态如下: 对应的A0、A1、A2、A3、B0、B1、B2、B3都是不亮的;由 A=B,,我们可 以观察到A<B、A>B对应的发光二级管都是不亮的, 只有A=B对应的发光 二级管是亮的。实物图如下所示:
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当A输入0000,B输入为0100时,且总开关闭合的状态下,发光二极管的 状态如下:对应的A0、A1、A2、A3、B0、B1、B3都是不亮的,B2输入为1 则对应的发光二级管是亮的;由 A<B,,我们可以观察到A=B、A>B对应的 发光二级管都是不亮的, 只有A<B对应的发光二级管是亮的。实物图如 下所示:
IA<B 2
3
IA>B 4 FA>B 5 FA=B 6 FA<B 7 GND 8
74LS85
FA=B FA<B FA>B
B0
74LS85的示意框图
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74LS85的引脚图
4位数值比较器74LS85的功能表
输 入 输 出
A3 B 3
A3 > B3 A3 < B3 A3 = B3 A3 = B3 A3 = B3 A3 = B3 A3 = B3
FA>B
H L H L H L H
FA<B
L H L H L H L
FA=B
L L L L L L L
A3 = B3
A3 = B3 A3 = B3 A3 = B3 A2018/11/17 3 = B3
A2 = B2
A2 = B2 A2 = B2 A2 = B2 A2 = B2
A 1 = B1
A 1 = B1 A 1 = B1 A 1 = B1 A 1 = B1
A0 < B0
A0 = B0 A0 = B0 A0 = B0 A0 = B0
×
H L × H
×
L H × H
×
L L H L
L
H L L L
H
L H L L
L
L L H L
仿真成功后,我们根据每一个器件的最大电压以及其引脚的相应功 能,我们整体排版后实物焊接,在焊接过程中由于之前的考虑不周, 得不到我们想象中的结果。刚开始就是因为对于闭锁开关引脚不熟 悉导致不管怎么控制开关,永远没有低电平输入,为得到预期效果, 我们重新对闭锁开关各个引脚进行深入了解,使引脚三接地,这样 我们的电路就能够正常工作;为了避免发光二极管容易烧掉,我们 在其前连上一个1千欧的电阻,作为保护电路。 下面为我们开始做的实物图
一个状态的正反两面。无论怎么使用闭锁开关都只有中间那个发光二级管亮(即A=B) 错误原因:没有弄清楚闭锁开关各个引脚的工作原理,只有引脚1接入了电源,引脚三没有接地。 导致在开关打开时没输入低电平 ,使得电路无法正常输入。
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利用万用表测得闭锁开关六个引脚之间的相互关系, 其对应关系如下 (开关按下去1、2连通,4、5连通,开关断开2、3 连通,5、6连通) 我们决定在引脚1接入电源,引脚3接地 下图为改善后的电路图:(在引脚三上接入地)
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当A输入1100,B输入为0100时,且总开关闭合的状态下,发光二极管的 状态如下:对应的A0、A1、B0、B1、B3都是不亮的,A2、A3、B2输入为1 则对应的发光二级管是亮的;由 A>B,,我们可以观察到A=B、A<B对应的 发光二级管都是不亮的, 只有A>B对应的发光二级管是亮的。实物图如 下所示:
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四位比较器设计
本次实验主要是利用74LS85芯片,我们在网上查询到其 电源电压7V,输入电压7V,发射极间电压的A、B电压 5.5V工作环境为0~70.C,以及其功能表。我们在整个的实 训过程中,我们组员首先就是对其各个引脚的作用及其功 能的深入了解,才能进行proteus仿真。 下面为我们最开始的仿真图