六進制計數(shù)器

1、六進制計數(shù)器一 目的和意義：意義：通過課程設計鍛煉動手能力和思維能力。培養(yǎng)自學能力和閱讀理解力。目的：增強對所學知識的認識，加深電路的理解，使所學知識形成一個串聯(lián)網(wǎng)鞏固知新。擴展知識面。使自己對所學知識有一個總括的把握。二設計要求及分析： 1 要求：設計一個六進制計數(shù)器 2 分析可知： 1）輸入必需是二進制數(shù)。 2）用555定時器來產(chǎn)生1HZ的信號脈沖，作為CP的輸入信號。 3）通過48譯碼器把從芯片74LS161過來的信號轉化為七段數(shù)碼管的顯示。 4）使數(shù)碼管從05循環(huán)顯示。三 方案的可行性論證。 脈沖產(chǎn) 控制 譯碼 譯碼 生信號 電路 電路 顯示四 工作原理： 1 用555定時器產(chǎn)生1HZ

2、的脈沖信號作為CP的輸入。1）555定時器的介紹555定時器是目前應用最多的一種時基電路，電路功能靈活，使用范圍廣，只要在外部配上幾個阻容元件，就可以構成單穩(wěn)、多諧和施密特電路。因而在定時、檢測、控制、報警等方面都有廣泛的應用。典型的TTL定時器有5G555、CMOS定時器有CC7555、CC7556（雙定時）。下面以CMOS產(chǎn)品CC7555為例進行分析。555定時器的電路內(nèi)部結構及工作原理 圖中為CC7555定時器內(nèi)部結構的簡化原理圖。它包括兩個電壓比較器C1和C2、一個RS觸發(fā)器、一個放大管V、三個5k電阻構成的分壓電路和由兩個反相器構成的輸出緩沖級。R為觸發(fā)器的直接復位端。 定時器锝工作

3、主要取決于比較器，比較器的輸出控制RS觸發(fā)器和放電管V的狀態(tài)。當加上電源Vdd后，比較器C1的反相輸入端即控制端（CO）的電壓為2Vdd/3；比較器C2的同向輸入端電壓為Vdd/3。當閥值輸入端（TH）即比較器C1的同向輸入端相位高與2Vdd/3時，比較器C1輸出高電平，使RS觸發(fā)器置0，輸出Q=0，而Q/=1使放電管V導通。當觸發(fā)輸入端（/TR）即比較器C2的相反輸入端電位低于Vdd/3時，比較器C2輸出高電平，使RS觸發(fā)器置1，輸出Q=1，而/Q=0使放電管V截止。當閥值輸入端TH電位低于2Vdd/3，觸發(fā)輸入端/TR電位高于Vdd/3時，比較器C1、輸出均為0，即R、S端均為0，輸出維持

4、不變。如果在控制端（CO端）外加一控制電壓，可改變電路的閥值輸入電壓和觸發(fā)輸入電壓。555定時器的功能如表所示。表1-3 555定時器功能表輸入輸出THTR（非）R（非）OUT開關V×>2/3Vdd<2/3Vdd<2/3Vdd×>1/3Vdd>1/3Vdd<1/3Vdd011100原狀態(tài)1接通接通原狀態(tài)斷開2） 在此電路中是用555定時器構成占空比可調(diào)的多諧振蕩器，要輸出1HZ的信號脈沖，就得使占空比q=50%，就得采用如圖1-2所示的改進電路。因為在電容的充電于放電過程中R2上的電壓極性相反，所以利用二極管的單向導電性使電容沖放電時間為

5、不同得數(shù)值。 設R1=R2=10K，滑動變阻器Rw=20K，調(diào)節(jié)滑動變阻器使得Rw1=Rw2，使輸出的脈沖信號為1HZ，求電容C1的值。 解：由要求可知周期T=1S 由公式T=T1+T2=0.7（R1+Rw1+R2+Rw2）C1可得 C1=T/0.7（R1+Rw1+R2+Rw2）=36uF 電容充電時二極管VD1導通、VD2截止，充電時間為T1=（R1+Rw1）C1ln20.7（R1+Rw1）C1=0.5S而電容放電時VD1截止、VD2導通，放電時間為 T2=(R2+Rw2)C1ln20.7(R2+Rw2)C1=0.5S 此時就輸出占空比q=50%的1HZ信號脈沖。 圖 1-22用74LS16

6、1來控制六進制輸出 1）161系列計數(shù)器簡介同步四位二進制計數(shù)器74LS161的介紹161是可預置、可保持同步的四位二進制加法計數(shù)器。161有TTL系列中的54/74161、54/74LS161和54/74/F161以及CMOS系列中的54/74HC161、54/74HCT161等。圖中是161的外引腳排列圖。表中是161的邏輯功能表。其邏輯功能是（1） 清0 當清0端Rd=0時，使計數(shù)器清0，即使QaQbQcQd=0000。置數(shù) 當預置端Ld=0，而Rd=1時，在置數(shù)輸入端A、B、C和D預置某個外加數(shù)。 （2） 當CP上升沿到達時，可將數(shù)據(jù)A、B、C、D送到相應觸發(fā)器輸入端，使QaQbQcQ

7、d=ABCD，完成置數(shù)功能。（3） 計數(shù) 當Rd=Ld=Ep=Et=1時，輸入計數(shù)脈沖CP，電路狀態(tài)二進制自然序依次遞增1，直到QdQcQbQa=1111時，進位輸出端RCO輸出高電平進位信號RCO=1。（4） 保持 當Rd=Ld=1，同時使能端Ep或Et中有一個為0時，無論有計數(shù)脈沖CP送入，計數(shù)器狀態(tài)均不會發(fā)生變化。利用一片161和一個非門，就可以構成N=16的任意進制計數(shù)器，利用多片161可以在不增加外部器件的條件下，構成同步多級二進制計數(shù)器。表1-2 同步四位計數(shù)器74LS161功能表輸入輸出CP Rd非 Ld非 Ep EtA B C D Qa Qb Qc Qd× 0 

8、15; × × × × × × 0 0 0 0 1 0 × × A B C D A B C D× 1 1 0 × × × × × 保持× 1 1 × 0 × × × × 保持 1 1 1 1 × × × × 計數(shù)2）要想實現(xiàn)六進制計數(shù)，需在74LS161芯片的12、13腳（輸出）與1腳（Rd非）之間接一個與非門（如圖1-3所示），當控制器有CP信號輸入時，芯

9、片就能自動判斷輸出信號是否等于0110，當?shù)扔?110時，管腳Rd（非）就會自動清零，然后信號就會從0000開始從新輸入，這就是用反饋清零法來實現(xiàn)六進制計數(shù)， 圖1-3 3通過48譯碼器把從芯片74LS161過來的信號轉化為七段數(shù)碼管的顯示1）BCD碼七段顯示譯碼器48功能簡介：48主要有TTL系列中74LS48等。LT非為試燈輸入，IBR非稱為滅零輸入，IB非/BR非稱為滅燈輸入/滅零輸出，即該端可作為輸入使用，也可作為輸出使用。這三個端子采用反碼形式輸入或輸出即“0”為有效電平，“1”為無效電平。它們的用途如下：當LT非為0時，如果七段都完好，應該全都亮，此時，Ib非/Ybr非為輸出工作方

10、式。當Ib非為零時，顯示器的各段均熄滅。Ibr非用來動態(tài)滅零，當Ibr非為0，LT非為1而A3A2A1A0為0000時，邏輯運算結果使Ib非/Ybr非為0，相當于Ib非Ybr非直接輸入0即滅燈，使數(shù)字0的各段熄滅，即該顯示零而不顯示，此時Ib非/Ybr非為輸出工作方式，其低電平表示數(shù)字0已熄滅；若A0A3中有1存在，運算結果Ib非/Ybr非為1，不會滅燈，可顯示非零數(shù)字，可見，在動態(tài)顯示過程中，若使Ibr非為0，則不會顯示0，而其他數(shù)字仍能顯示。利用此功能，可將有效數(shù)字前、后無用的零熄滅，便于讀數(shù)。另外，由真值表可知48的輸入A0A3和輸出ag采用的是原碼形式。數(shù)字或功能輸 入輸 出LT非Ib

11、r非 A3 A2 A1 A0Ib非/Yb非a b c d e f g0123456789101112131415滅燈滅零試燈 1 1 0 0 0 0 1 × 0 0 0 1 1 × 0 0 1 0 1 × 0 0 1 1 1 × 0 1 0 0 1 × 0 1 0 1 1 × 0 1 1 0 1 × 0 1 1 1 1 × 1 0 0 0 1 × 1 0 0 1 1 × 1 0 1 0 1 × 1 0 1 1 1 × 1 1 0 0 1 × 1 1 0 1 1 &#

12、215; 1 1 1 0 1 × 1 1 1 1 1 × × × × × 1 0 0 0 0 0 0 × × × × ×1111111111111111001 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0

13、 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1表1-1 BCD碼七段顯示譯碼器74LS48真值表 2）在如圖1-4所示的電路中要進行譯碼，要將LT（非）為1，Ib（非）/Ybr（非）為1，當有CP信號輸入時，74LS48譯碼器就會將從74LS161計數(shù)器輸入的信號轉化為數(shù)碼管的顯示輸出，這就完成了譯碼過程。 圖1-44數(shù)碼管從0-5顯示 1）數(shù)碼官的簡介 數(shù)字顯示器件的種類很多，按發(fā)光物質(zhì)的不同分為半導體（發(fā)光二極管）顯示器、液晶顯示器、熒光

14、顯示器和輝光顯示器等；按組成數(shù)字的方式不同，又可分為分段式顯示器、點陣式顯示器和字形重疊式顯示器等。字形重疊式顯示器是將09十個字符中的每個字符都做成一個完整的字形電極，再將十個完整的字形重疊放置，作為十個相互絕緣的電極，另設一個公共電極。當某一個電極相對于公共電極加上電壓時，相應的字形發(fā)亮顯示出來，此種顯示器主要是輝光管，其結構可參考有關資料。2）在此電路中所用到的是共陰極的數(shù)碼管（如圖1-5所示），當輸入的信號為1時數(shù)碼管顯示，相反當輸入信號為0時數(shù)碼管不顯示。 圖1-5 五原理圖1電路圖如圖11所示 圖1-12運行過程 首先由555定時器產(chǎn)生1HZ脈沖信號，將此信號作為74LS161芯片

15、CP的輸入信號，當在CP信號上升沿到來時74LS161芯片就會自動完成加一功能輸出0000-1111這十六個循環(huán)狀態(tài)，這個輸出信號再通過74LS48譯碼器將這個信號轉化為七段數(shù)碼管的輸出顯示，但以在74LS161芯片的12、13腳（輸出信號）1腳（Rd非）之間加了一個與非門，當輸出的信號到0110時，Rd（非）就會自動由1變?yōu)?，這時74LS161就完成了清零功能進入下一個循環(huán)狀態(tài)，這樣就完成了從0-5的六進制計數(shù)功能。六參考文獻：（1） 數(shù)子電路基礎中的計數(shù)器、定時器、譯碼器、七段數(shù)碼顯示器的基本原理和集成芯片功能及引腳功能。（2） 計算機基本原理中Word2000的基本知識和Protel99se中電路原理繪制的基本知識。 七. 心得 做本次課程設計是在考察我們對以前所學的知識的掌握情況，怎樣運用我所學的理論知識去解決一些實際問題，也是考察我們的動手能力。在實際的設計過程中我遇到了很多問題，比如：74LS161芯片的功能、74LS48芯片的功能和怎樣用555定時器來產(chǎn)生1HZ的脈沖信號