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1、.-实验五实验五计数、译码、显示电路计数、译码、显示电路一、实验目的一、实验目的掌握中规模集成计数器74LS161 及七段译码器 CD4511 的逻辑功能, 掌握共阴极七段显示器的使用方法,熟悉用示波器测试计数器输出波形的方法。二、实验原理二、实验原理计数、译码、显示电路是由计数器、译码器和显示器三局部电路组成的逻辑电路。下面分别加以介绍。1计数器:计数器是一种中规模集成电路,其种类有很多。如果按照触发器翻转的次序分类, 可分为同步计数器和异步计数器两种; 如果按照计数数字的增减可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器三种;如果按照计数器进位规律又可分为二进制计数器、十进制计数器、可编程 N
2、进制计数器等多种。常用计数器均有典型产品, 不须自己设计,只要合理选用即可。本实验选用四位二进制同步计数器 74LS161 做计数器,该计数器外加适当的反应电路可以构成十六进制以的任意进制计数器。 图 5-1 是它的逻辑图。这个电路除了具有二进制加法计数功能外,还具有预置数、清零、保持的功能。图中LD是预置数控制端,D、C、B、 A 是预置数据输入端,RD是清零端,EP、ET 是计数器使能控制端,RCO 是进位信号输出端,它的主要功能有: 异步清零功能. word.zl-假设RD=0(输出低电平),那么输出DCBA=0000,除 EP、ET 信号外,与其它输入信号无关,也不需要 CP 脉冲的配
3、合,所以称为“异步清零。 同步并行置数功能在RD=1,且LD=0 的条件下,当 CP 上升沿到来后,触发器DCBA同时接收 D、C、B、A 输入端的并行数据。由于数据进入计数器需要CP 脉冲的作用,所以称为“同步置数,由于 4 个触发器同时置入,又称为“并行。 保持功能在RD=1,LD=1 的条件下,EP、ET 两个使能端只要有一个低电平,计数器将处于数据保持状态,与 CP 及 D、C、B、A 输入无关。 计数功能在RD=1、LD=1、EP=1、ET=1 的条件下,计数器对 CP 端输入脉冲进展计数,计数方式为二进制加法,状态变化在DCBA=00001111 间循环。74LS161 的功能表详
4、见表5-l 所示。表 5-1 74LS161 的功能表清零预置使能EPET0011时钟CP预置数据D CBADCBA输出QDQCQBQA0000DCBA保持保持计数RD01111LD0111本实验所需计数器是十进制计数器,必须对74LS161 外加适当的反应电路构成十进制计数器,状态变化在DCBA=00001001 间循环。用反应的方法构成十进制计数器一般有两种形式,即和反应置数法。反应置零法是利用去除端RD构成,即:当QDQCQBQA=1010十进制数 10时,通过反应线强制计数器清零,如图 5-2(a)所示。由于该电路会出现瞬间1010 状态,会引起译码电路的误动作,因此很少被- 2 -.
5、-采用。反应置数法是利用预置数端LD构成,把计数器输入端 D1D2D2D3全部接地,当计数器计到 1001 十进制数 9 时, 利用 QDQA反应线使预置端LD=0, 那么当第十个 CP 到来时,计数器输出端等于输入端电平,即:QD=QC=QB=QA=0,这样可以克制反应置零法的缺点。利用预置端LD构成的计数器电路如图 5-2(b)所示。以上介绍的是一片计数器工作的情况。在实际应用中,往往需要用多片计数器构成多位计数器。下面介绍计数器的级联方法,级联可分串行进位和并行进位两种。二位十进制串行进位计数器的级联电路如图 5-3 所示,其缺点是速度较慢。二位十进制并行进位也称超前进位计数器的级联电路
6、如图5-4 所示,后者的进位速度比前者大大提高。. word.zl-2译码器:这里所说的译码器是将二进制码译成十进制数字符的器件。实验中选用的CD4511 是一个 BCD 码七段译码器, 并兼有驱动功能, 部没有限流电阻, 与数码管相连接时,需要在每段输出接上限流电阻,见图5-5(a)所示。表 5-2 是 CD4511 功能表。3显示器:显示器采用七段发光二极管显示器,它可直接显示出译码器输出的十进制数。七段发光显示器有共阳接法和共阴接法两种:共阳接法就是把发光二极管的阳极都接在一个公共点 (5V ,配套的译码器为 74LS46,74LS47 等;共阴接法那么相反,它是把发光二极管的阴极都连在
7、一起(接地),配套的译码器为CD4511,74LS48 等。七段显示器的外引线排列图如图 5-5(b)所示。- 4 -.-表 5-2CD4511 功能表十进制或功能0123456789消隐锁定灯 测 试输入LE00000000001110D C B A0000000100100011010001010110011110001001BI111111111101LT1111111111输出abcdefg1111110011000011011011111001011001110110110011111111000011111111111011锁定在上一个 LE=0 时11111110000000字型
8、三、实验容三、实验容1测试74LS161 的逻辑功能计数、去除、置数、使能及进位等。CP 选用手动单次脉冲或 1Hz 正方波。输出接发光二极管LED 显示。2按图5-6 组装十进制计数器,并接入译码显示电路。时钟选择1Hz 正方波。观察电路的自动计数、译码、显示过程。3 选做将 1Hz 方波改为 1kHz 方波,用示波器分别测十进制计数器 QD、QC、QB、QA的输出波形以及 CP 的波形,比拟它们的时序关系。4 选做设计并组装六十进制计数器。 要求当十位计数器数字为0 时,显示器无显示。. word.zl-四、实验仪器四、实验仪器1.2.3.电路实验箱数字万用表;示波器;计数器:74LS16
9、12译码器:CD45112四 2 输入与非门 74LS0011k 电阻14五、实验要求五、实验要求1画出十进制计数、译码、显示电路中各集成芯片之间的连接图。2画出十进制计数器 CP、QA、QB、QC、QD的五个波形的波形图,标出周期,并比拟它们的相位关系。1 画出计数器输出的状态图。- 6 - 6 -.-六、预习要求与思考题六、预习要求与思考题1复习计数、译码和显示电路的工作原理。2预习中规模集成计数器74LS161 逻辑功能及使用方法。3进一步了解 CD4511 译码器和共阴极七段显示器的工作原理和使用方法。4绘出十进制计数、译码、显示电路中各集成芯片之间的连线图。5用示波器观察 CP、QDQA波形时,要想使所有波形符合时序关系,应选择什么触发方式?如果你选用外触发方式,那么应取哪个信号作为外触发信号?七、考前须知七、考前须知1为了防止干扰,集成电路不用的输入端不许悬空,必须做适当的处理。2检查显示器各段好坏时,可与译码器 CD4511 连接后,用LT=0 来实现,也可经电源+5V 接 1k 电阻限流后接到显示器各段检查。3用示波器观察计数器输出波形QDQA时,应选择外触发方式。八、实验报告八、实验报告1写出实验目的、容,写出设计过程,画出实验电路图。2根据实验箱接线结果,绘制波形图,状态图。3总结计数器和译码、显示电路的设计和使用的体会。. word.zl-
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