电子课程设计------8路开关信号显示电路学院：电子信息工程学院专业、班级：自动化091502班姓名：孙艳林学号：200915040223指导教师：李小松2011年12月8路开关信号显示电路一．设计任务与要求设计一个用5根导线（1根数据线，3根数据选择线，地线）分时传输8路开关信号的电路。

要求在发送端发送开关信号，在接收端用发光二极管显示开关的闭合与断开。

二．总体框图2.1题目分析根据题意，若要以5根导线传输8路信号，需要在发送端将并行。

的8路信号转换成串行信号输出，再在接收端将串行信号转换为并行信号。

所以，在前面所学过的器件中，可以使用8选1数据选择器实现并-串转换，使用3线-8线译码器实现串-并转换，8选1数据选择器的数据选择信号与3线-8线译码器的译码输入信号相连，并周期输入数据选择信号，实现8位开关数据的5线传输。

其原理图如图2-1所示。

图2-1 8路开关信号显示电路原理图本电路的核心部分是数据选择器和3线-8线译码器。

若有开关打开则给数据选择器一个高电平，在数据选择信号的作用下，将其传输给译码器，这样便把并行信号转换成为串行信号，译码器在相同的选择信号作用下，将其转换为并行信号输出，则显示电路便可以显示开关的通断了。

2.2.模块功能简介1.开关选择电路：用于产生8路开关信号，若开关闭合，则产生低电平信号，若开关断开，则产生高电平信号。

2.8选1数据选择器：将送入的并行信号转换为串行信号输出。

3.3线-8线译码器：将送入的串行信号转换成为并行信号输出。

4.多谐振荡器：用来产生矩形脉冲信号。

该电路也可以由信号发生器、施密特触发器或单稳态触发器代替，但是信号发生器体积太大，并且还要接220V交流电源，使用起来不太方便;施密特触发器和单稳态触发器使用时需要加入触发脉冲，较多谐振荡器复杂，所以相比较而言用多谐振荡器较好。

5.计数器：用来产生数据选择信号。

6.显示电路：用来显示开关闭合和断开的情况。

三．选择器件3.1 8选1数据选择器74LS151（1）逻辑功能：根据地址码（ABC）的要求，从多路输入信号（D-7D）中选择其中一路输出，即其具有8个信号输入，一对互补输出信号Y和W，三个数据选择信号，一个使能信号G。

当G=0且输入信号和选择信号的最小项相同时，Y输出高电平，若G=1，则Y输出低电平。

（2）74LS151逻辑功能表如表3-11所示。

（3）74LS151逻辑符号如图3-12所示。

图3-12 74LS151逻辑符号 图3-13 74LS151内部原理图 （4）74LS151内部原理图如图3-13所示。

3.2 3线-8线译码器74LS138（1）逻辑功能：其中C 、B 和A 是译码数据输入端，0Y －7Y 是输出端，也就是输入端C 、B 、A 的各个最小项，1G 、A G 2和B G 2是控制端。

当1G ＝１，同时A G 2+B G 2=0时，每一个输出端的输出函数为i Y =i m 。

这里i m 为输入C 、B 、A 的最小项。

当1G =1时，同时A G 2+B G 2=0的条件不满足时，不进行编码，所有输出都为高电平。

控制端1G 、A G 2、B G 2又称为片选端，利用它们可以拓展译码器的功能。

（2）74LS138的功能表如表3-21所示。

（3）74LS138的逻辑符号如3-22所示。

（4）74LS138内部逻辑图如图3-23所示。

图3-2274LS138的逻辑符号图3-23 74LS138内部逻辑图3.3 555定时器（1）555定时器的逻辑功能：它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。

它提供两个基准电压VCC/3 和2VCC/3。

555定时器的功能主要由两个比较器决定。

两个比较器的输出电压控制RS 触发器和放电管的状态。

在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器C1的同相输入端的电压为 2VCC/3，C2的反相输入端的电压为VCC/3。

若触发输入端TR的电压小于VCC/3，则比较器C2的输出为0，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。

如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VCC/3，则C1的输出为0，C2的输出为1，可将RS触发器置0，使输出为0电平。

555定时器加上外围器件还可以构成施密特触发器以及单稳态触发器。

（2）555定时器功能表如表3-31所示。

（3）555定时器逻辑符号如图3-32所示。

（4）555定时器内部原理图如图3-33所示。

图3-32 555定时器逻辑符号图3-33 555定时器内部原理图3.4 同步可预置数4位十进制加法计数器74LS160（1）逻辑功能：其全称为同步可预置数4位十进制加法计数器，它具有异步清零功能，具有数据输入端A、B、C和D，同步置数端LOAD、异步清零端CLR 和计数控制端ENT和ENP，进位输出端RCO。

当异步清零端CLR=0时异步清零，当置数端CLR=0、CLR=1，CP脉冲上升沿时预置数。

当CLR=LOAD=ENT=ENP=1时，电路工作在计数状态。

当计数值为9时，进位RCO输出一个与Q端高电平部分相同宽度的高电平。

A（2）74LS160功能表如表3-41所示。

（3）74LS160逻辑符号如图3-42所示。

（4）74LS160内部原理图如图4-43所示。

图3-42 74LS160逻辑符号图3-43 74LS160内部原理图3.5 非门74LS04（1）逻辑功能：其又称为反相器，是实现逻辑非运算的逻辑电路。

（2）其逻辑功能表如表3-51所示。

（3）其逻辑符号如图3-52所示。

（4）其内部原理图如图3-53所示。

表3-51 非门74LS04逻辑功能表图3-52 非门逻辑符号图3-53 74LS04内部原理图四．功能模块4.1 模块功能1. 开关选择电路：用于产生8路开关信号，若开关闭合，则产生低电平信号，若开关断开，则产生高电平信号。

开关的输出端与数据选择器的输入端（D-7D）连接。

其电路图如4-11所示。

图4-11开关选择电路图4-12数据选择器电路图4-13 3线-8线译码器2. 数据选择器电路：接收计数器输出端发出的数据选择信号和开关选择电路发出的信号，若开关信号（即D-7D中）某一信号为高电平，则当数据选择端的二进制数的最小项m与之相同时，则在输出端Y输出一高电平，送往3线i-8线译码器的使能端G，这样，便把并行信号转换为串行信号。

其电路图如4-121所示。

3.3线-8线译码器：接收计数器输出端发出的数据选择信号和数据选择器Y 端发出的信号。

当接收到Y端信号时，其输入端的二进制数的最小项与数据选择器输入端的二进制数的最小项相同，则输出端对应的i Y 便发出低电平信号，送往显示电路。

这样便把串行信号变为并行信号。

其电路图如4-13所示。

4.显示电路：由共阳极发光二极管组成，当译码器输出端输出低电平时，发光二极管发光，由此来显示开关闭合和断开的情况。

其电路图如4-14所示。

5.多谐振荡器电路：由555定时器和电阻及电容组成，其工作原理为通过3R 和2R 向电容1C 充电，当充到1c V =2/3cc V 时，比较器1输出低电平，输出端输出低电平，放电管导通，电容通过电阻2R 放电;当放到1c V =1/3cc V 时,比较器2输出低电平，输出端输出高电平，放电管截止，电容开始充电，如此循环，产生震荡。

其电路图如4-15所示。

图4-14 显示电路 图4-15 多谐振荡器电路 图4-16计数器电路 6.计数器：由74LS160组成，接收多谐振荡器发出的脉冲，用来产生数据选择信号。

但是该器件本身为十进制计数器，但是在该电路中需要000-111这七个信号就可以了，所以将74LS160改装成为八进制计数器，即将输出端4Q 连一个非门再接入异步清零端。

将其输出端分别接入数据选择器和3线-8线译码器的数据选择端。

其电路图如4-16所示。

4.2Multisim 仿真结果如图4-22所示。

五．总体设计电路图1.总体电路原理图如图4-21所示。

当第一个开关打开时，在3根数据选择线的作用下，将信号由开关经数据选择器、译码器传至显示电路，则LED1发光，如图4-22所示。

2.各模块之间的连接关系为：开关的输出端与数据选择器74LS151的输入端相连，数据选择器74LS151的输出端与3线-8线译码器74LS138的使能端1G 相连接，3线-8线译码器74LS138的输出端与发光二极管的阴极相连接，由555定时器构成的多谐振荡器的输出端与计数器74LS160的时钟端相连，计数器74LS160的输出端分别与数据选择器74LS151的信号选择端和3线-8线译码器74LS138的输入端相连接。

3.Multisim的仿真结果如图4-22所示。

可以验证整个电路设计的正确性。

4.在模拟、数字实验箱上验证后，可以验证整个电路设计达到了预期功能，实现了分时传输8路开关信号的功能。

图4-21总体电路原理图图4-22 Multisim仿真结果- 11 -。