計數(shù)、譯碼、顯示電路實驗

1、-1 -實驗五 計數(shù)、譯碼、顯示電路一、實驗?zāi)康恼莆罩幸?guī)模集成計數(shù)器74LS161及七段譯碼器 CD4511的邏輯功能，掌握共陰極七段顯示器的使用方法，熟悉用示波器測試計數(shù)器輸出波形的方法。二、實驗原理計數(shù)、譯碼、顯示電路是由計數(shù)器、譯碼器和顯示器三部分電路組成的邏輯電路。下面 分別加以介紹。1 計數(shù)器：計數(shù)器是一種中規(guī)模集成電路，其種類有很多。如果按照觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)的次 序分類，可分為同步計數(shù)器和異步計數(shù)器兩種；如果按照計數(shù)數(shù)字的增減可分為加法計數(shù)器、減法計數(shù)器和可逆計數(shù)器三種；如果按照計數(shù)器進位規(guī)律又可分為二進制計數(shù)器、十進制計 數(shù)器、可編程N進制計數(shù)器等多種。iQLD常用計數(shù)器均有典型產(chǎn)品，

2、不須自己設(shè)計，只要合理選用即可。二二嚇>C1二二 |1K本實驗選用四位二進制同步計數(shù) 器74LS161做計數(shù)器，該計數(shù)器外加適 當(dāng)?shù)姆答侂娐房梢詷?gòu)成十六進制以內(nèi) 的任意進制計數(shù)器。圖5-1是它的邏輯圖。這個電路除了具有二進制加法計數(shù) 功能外，還具有預(yù)置數(shù)、清零、保持的 功能。圖中LD是預(yù)置數(shù)控制端，D、C、 B、A是預(yù)置數(shù)據(jù)輸入端，RD是清零EPETDEP端，EP、ET是計數(shù)器使能控制端，RCO 是進位信號輸出端，它的主要功能有：RCO 異步清零功能若RD =0（輸出低電平），則輸出Q d74LS161的謖毎電讎Q cQ bQa=0000，除EP、ET信號外，與其它輸入信號無關(guān)，也不需要

3、CP脈沖的配合，所以稱為“異步清零”。 同步并行置數(shù)功能在RD=1,且LD =0的條件下，當(dāng)CP上升沿到來后，觸發(fā)器Q dQ cQ bQ a同時接收D、 C、B、A輸入端的并行數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)進入計數(shù)器需要CP脈沖的作用，所以稱為“同步置數(shù)”，由于4個觸發(fā)器同時置入，又稱為“并行”。 保持功能在Rd =1 , LD =1的條件下，EP、ET兩個使能端只要有一個低電平，計數(shù)器將處于數(shù) 據(jù)保持狀態(tài)，與 CP及D、C、B、A輸入無關(guān)。 計數(shù)功能在RD =1、LD =1、EP=1、ET=1的條件下，計數(shù)器對 CP端輸入脈沖進行計數(shù)，計數(shù)方 式為二進制加法，狀態(tài)變化在QdQ cQ b Q a=000011

4、11間循環(huán)。74LS161的功能表詳見表5-1所示。表5-1 74LS161的功能表清零預(yù)置使能時鐘預(yù)置數(shù)據(jù)輸出RdLDEP ETCPD C B AQd Qc Qb Qa0XXXXX X X X0 0 0 010XXD C B AD C B A110XXX X X X保持11X 0XX X X X保持111 1X X X X計數(shù)本實驗所需計數(shù)器是十進制計數(shù)器，必須對74LS161外加適當(dāng)?shù)姆答侂娐窐?gòu)成十進制計數(shù)器，狀態(tài)變化在Q dQ cQ bQ a=00001001間循環(huán)。用反饋的方法構(gòu)成十進制計數(shù)器一般有兩種形式，即和反饋置數(shù)法。反饋置零法是利用清除端Rd構(gòu)成，即：當(dāng)QdQcQbQa=101

5、0 (十進制數(shù)10)時，通過反饋線強制計數(shù)器清零， 如圖5-2(a)所示。由于該電路會出現(xiàn)瞬間1010狀態(tài)，會引起譯碼電路的誤動作，因此很少被采用。反饋置數(shù)法是利用預(yù)置數(shù)端LD構(gòu)成，把計數(shù)器輸入端D1D2D2D3全部接地，當(dāng)計數(shù)器計到1001 （十進制數(shù)9）時，利用QdQa反饋線使預(yù)置端LD =0，則當(dāng)?shù)谑畟€CP到來時,計數(shù)器輸出端等于輸入端電平，即：Qd=Qc=Qb=Qa=O,這樣可以克服反饋置零法的缺點。利用預(yù)置端LD構(gòu)成的計數(shù)器電路如圖 5-2（b）所示。4lkTV和Liis2DAECD1ETBCO1ETICO1EF74LS1610_11IPT4LS161CT >CF Qi Qb

6、Qc Qi 誦r*CT 11l-Eh0 1(b)(Q-3 -# -個位圖5-2用74LS161構(gòu)成十進制計數(shù)器4）反饋置零法 衛(wèi)）反饋置數(shù)法以上介紹的是一片計數(shù)器工作的情況。在實際應(yīng)用中，往往需要用多片計數(shù)器構(gòu)成多 位計數(shù)器。下面介紹計數(shù)器的級聯(lián)方法，級聯(lián)可分串行進位和并行進位兩種。二位十進制串行進位計數(shù)器的級聯(lián)電路如圖5-3所示，其缺點是速度較慢。二位十進制并行進位（也稱超前進位）計數(shù)器的級聯(lián)電路如圖5-4所示，后者的進位速度比前者大大提高。十位bl A B C DET 陽HICOUP74LS161>CF 必礙Q陽石U圖石串行進位式二位十進制計數(shù)器CF十位個位圖日-4 并行18位式二位

7、十邃制計數(shù)器2 譯碼器：這里所說的譯碼器是將二進制碼譯成十進制數(shù)字符的器件。實驗中選用的 CD4511是一個BCD碼七段譯碼器，并兼有驅(qū)動功能，內(nèi)部沒有限流電阻，與數(shù)碼管相連接 時，需要在每段輸出接上限流電阻，見圖5-5（a）所示。表5-2是CD4511功能表。3顯示器：顯示器采用七段發(fā)光二極管顯示器，它可直接顯示出譯碼器輸出的十進制 數(shù)。七段發(fā)光顯示器有共陽接法和共陰接法兩種：共陽接法就是把發(fā)光二極管的陽極都接在 一個公共點（+ 5V）,配套的譯碼器為74LS46 , 74LS47等；共陰接法則相反，它是把發(fā)光二 極管的陰極都連在一起（接地），配套的譯碼器為 CD4511 , 74LS48等

8、。七段顯示器的外引線 排列圖如圖5-5（b）所示。-L_* ® <£ACD4511B Ci eDB利I 和k卜a ft c d e f ewnTG）譯碼器（b）顯示器05-5譯碼器和顯示器表5-2CD4511功能表十進制 或功能輸入BT輸出字 型LELTDCBAabcdefg001000011111110Fl101000110110000l i201001011101101i_301001111111001二 i _l4010100101100111501010111011011Z601011010011111701011111110000IPi80110001111

9、1111Ci901100111111011消隱X1XXXX00000000鎖定11XXXX1鎖定在上一個LE=0 時燈測試X0XXXXX1111111匚1、實驗內(nèi)容1 測試74LS161的邏輯功能（計數(shù)、清除、置數(shù)、使能及進位等）。CP選用手動單次脈沖或1Hz正方波。輸出接發(fā)光二極管LED顯示。2按圖5-6組裝十進制計數(shù)器，并接入譯碼顯示電路。時鐘選擇1Hz正方波。觀察電路的自動計數(shù)、譯碼、顯示過程。3. （選做）將1Hz方波改為1kHz方波，用示波器分別測十進制計數(shù)器Qd、Qc、Qb、 Qa的輸出波形以及 CP的波形，比較它們的時序關(guān)系。4. （選做）設(shè)計并組裝六十進制計數(shù)器。要求當(dāng)十位計數(shù)

10、器數(shù)字為0時，顯示器無顯示。四、實驗儀器1. 電路實驗箱2. 數(shù)字萬用表；示波器；3. 計數(shù)器：74LS161 X 2譯碼器：CD4511 X 2四2輸入與非門74LS00 X 1 1k Q電阻X 14CPlkQxa圖5-6 24進制計救/譯碼/顯示電路五、實驗要求1 畫出十進制計數(shù)、譯碼、顯示電路中各集成芯片之間的連接圖。2.畫出十進制計數(shù)器CP、Qa、Qb、Qc、Qd的五個波形的波形圖，標出周期，并比較它們的相位關(guān)系。1 .畫出計數(shù)器輸出的狀態(tài)圖。六、預(yù)習(xí)要求與思考題1 復(fù)習(xí)計數(shù)、譯碼和顯示電路的工作原理。2.預(yù)習(xí)中規(guī)模集成計數(shù)器74LS161邏輯功能及使用方法。3進一步了解CD4511譯碼器和共陰極七段顯示器的工作原理和使用方法。4繪出十進制計數(shù)、譯碼、顯示電路中各集成芯片之間的連線圖。5用示波器觀察 CP、QdQa波形時，要想使所有波形符合時序關(guān)系，應(yīng)選擇什么觸發(fā)方式？如果你選用外觸發(fā)方式，那么應(yīng)取哪個信號作為外觸發(fā)信號?七、注意事項1 為了防止干擾，集成電路不用的輸入端不許懸空，必須做適當(dāng)?shù)奶幚怼? 檢查顯示器各段好壞時，