引 言

在日常數字邏輯電路實驗中編碼譯碼顯示實驗電路是編碼、譯碼、顯示三個電路的綜合運用， 在數字邏輯實驗電路中具有重要的地位， 在實驗的過程中， 時常會出現顯示結果的抖動， 經研究出現這種現象主要原因是：編碼電路的編碼信號輸入采用手工撥盤方式， 產生的編碼輸入信號往往不穩定； 另外， 電路控制性能較差，不能達到自動復位， 為此有必要對現有電路進行改進，在電路的設計上采用89C51 單片機為控制電路制作而成， 自動提供穩定編碼輸入信號， 顯示結果穩定性和電路控制性能大大提升， 提高了教學實驗質量。

1 編碼譯碼顯示實驗電路的基本結構

編碼譯碼顯示電路的基本結構如圖1 所示， 主要由控制電路、編碼信號發生器、編碼譯碼顯示電路等組成，控制電路產生編碼信號作為編碼譯碼顯示電路輸入信號， 譯碼電路將編碼信號轉換成對應的七段數碼顯示信號， 送至LED 數碼管顯示。

圖1 編碼譯碼顯示實驗結構圖。

2 系統硬件設計

控制系統和編碼信號發生器采用89C51 單片機實現。89C51 性價比較高， 采用12 MHz 晶振， 其內部帶有4 KB 的FLASH ROM， 無須外擴程序存儲器。編碼譯碼電路沒有大量運算和暫存數據。89C51 內部的128 B片內RAM 已能滿足要求， 無須外擴片外RAM。

系統硬件設計如圖2 所示。

圖2 編碼譯碼顯示實驗電路。

2. 1 編碼信號發生器電路

編碼信號由89C51 內部編程控制， 鍵盤輸入 0~ 8從P0. 0~ P0. 7 口送給編碼器74LS147， 9 從P2. 0 口送給編碼器， 具體編碼見表1。

表1 編碼信號表

2. 2 鍵盤設計

鍵盤采用4×3 陣列結構設計， P1. 0~ P1. 3 為鍵盤掃描高4 位， P1. 4~ P1. 6 為低4 位。設計有 0 ~ 9 、Rst（ 復位） 、S er（ 順序） 。列線通過電阻接正電源， 并將行線所接的單片機的I/ O 口作為輸出端， 而列線所接的I/ O 口則作為輸入。當按鍵沒有按下時， 所有的輸出端都是高電平， 代表無鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下， 則輸入線就會被拉低， 這樣， 通過讀入輸入線的狀態就可得知是否有鍵按下。

2. 3 編碼譯碼顯示電路

編碼譯碼顯示電路主要由編碼器（ 74LS147） 、六反相器（ 74AC04） 、譯碼器（ 74LS247） 、七段LED 數碼管組成。編碼器74LS147 的1~ 5 腳， 10~ 13 腳為編碼輸入端， 低電平有效， 實驗時可用接地作為低電平輸入；14， 6， 7， 9 腳為編碼輸出（ 反碼） ； 16， 8 腳為電源正負極。

譯碼器74LS247 的6， 2， 1， 7 腳為譯碼輸入（ 高電平有效） ； 9~ 15 為譯碼輸出； 8， 16 腳為電源正負極。六反相器（ 74AC04） 主要是解決編碼器74HC147 和譯碼器74LS247 信號匹配問題， 共有6 組輸入與輸出， 只取其中4 組。七段LED 數碼管主要是顯示譯碼器輸出狀態。

電路主要原理是在74LS147 的 輸入011111111~ 111111110， 編碼后得到4 位反碼， 經74AC04 反相后送到74LS247， 由74LS247 驅動LED數碼管， 正確時能顯示0~ 9。

3 系統軟件設計

軟件設計由初始化、鍵盤掃描、編碼程序三部分組成。開始進行初始化， P0、P2 口按復位狀態附值輸出，LED 無顯示。然后4 ！ 3 陣列式鍵盤開始進行掃描， 當判斷有鍵按下時， 延時去鍵抖動， 判斷是否務抖動， 當確定判斷是有鍵按下時， 等待閉合鍵釋放， 保存鍵值。根據鍵值調用編碼程序， 將表1 對應的編碼送到P0， P2口輸出， 主程序流程圖如圖3 所示。

圖3 主程序流程圖。

當按Ser（ 順序序列） 鍵時， 依次按1~ 9 編碼值送至P0， P2 口， 間隔0. 5 s 輸出。Ser 編碼編碼子程序如下：

4 系統仿真與調試

Proteus 是一個基于Pro Spice 混合模型仿真器的，完整的嵌入式系統軟、硬件設計仿真平臺。編碼譯碼顯示電路能很方便地在此平臺上進行調試和仿真， 延時時間同選用的單片機和所用晶體振蕩器有關， 在調試時須注意。

5 結 語

提出了一款編碼譯碼顯示實驗電路設計， 其控制系統和編碼信號發生器采用89C51 單片機實現， 經Proteus 仿真和實驗調試結果來看， 大大改善了電路的性能， 電路制作方便、操作簡單， 在數字邏輯電路實驗教學中具有一定的推廣價值， 電路主要不足是不能實現故障自動檢查， 如果能對電路故障進行自動檢測， 電路性能將更加完善。