计数、译码、显示电路.doc

数字电子技术实验 计数、译码、显示电路实验报告 实验目的 1掌握集成十进制计数器、显示译码驱动器及数码管的功能与使用方法。2学习译码器和共阳极七段显示器的使用方法。3进一步熟悉用示波器测试计数器输出波形的方法。一、 实验原理 生活中常需要将计数脉冲值直观的显示出来，它的实现一般经过了下面几个步骤，如图3.7.1方框图所示。计数器输出的用8421BCD码表示的脉冲个数信号经译码器译码输出相应的脉冲信号，输出的脉冲信号通过显示器显示出相应的数字。计数器译码器显示器脉冲信号图3.7.1 计数、译码、显示框图 1计数器输入的脉冲数通过计数器计数，并将结果用8421 BCD码表示出来，本实验中采用了一种十进制计数器74LS160。 以74160为例，通过对集成计数器功能和应用的介绍，帮助读者提高借助产品手册上给出的功能表，正确而灵活地运用集成计数器的能力。 （1）74LS160的功能介绍 74LS160为十进制可预置同步计数器，其逻辑符号如图3.7.2所示，功能表见表3.7.l所示。 表3.7.l 74LS160的功能表输 入输 出 CTP CTT CP D0 D1 D3 D4Q0 Q1 Q2 Q3 L L L L L H L d0 d1 d2 d3d0 d1 d2 d3 H H H H 计 数 H H L 保 持 H H L 保 持注意： 计数器有下列输入端：异步清零端（低电平有效），时钟脉冲输入端CP，同步并行置数控制（低电平有效），计数控制端 CTT和 CTp，并行数据输入端 D0D3。它有下列输出端：四个触发器的输出端Q0Q3，进位输出CO。 根据功能表3.7.l，可看出74160具有下列功能： 异步清零功能：若输入低电平，则不管其他输入端（包括CP端）如何，实现四个触发器全部清零。由于这一清零操作不需要时钟脉冲CP配合（即不管CP是什么状态都行），所以称为“异步清零”。 同步并行置数功能：在 =“1”、且=“0”的前提下，在CP上升沿的作用下，触发器Q0Q3 分别接收并行数据输入信号D0D3，由于这个置数操作必须有 CP上升沿配合， 并与CP上升沿同步，所以称为“同步”的。由于四个触发器同时置入，所以称为“并行”。 同步十进制加计数功能：在“1”， 图3.7.2 74LS160逻辑符号“1”的前提下，若计数控制端CTTCTp=“1”,则对计数脉冲CP 实现同步十进制加计数。这里，“同步”二字既表明计数器是“同步”，而不是“异步”结构，又暗示各触发器动作都与CP（上升沿）同步。 保持功能：“1”的前提下，若CTTCTP=“0”， 即两个计数器控制端中至少有一个输入0，则不管CP如何（包括上升沿），计数器中各触发器保持原状态不变。 进位输出：，这表明：进位输出端通常为0，仅当计数控制端CTT =“1”且计数器状态为9时它才为1。 2译码器 以下主要介绍两种型号。以BCD码七段译码驱动器为例。74LS47是一个专门用来将输入的四位8421码转换为七段码并驱动数码管BS311101（共阳）的集成片。因为它是输出低电平有效，故只能驱动共阳极的数码管（译码器74LS48是高电平输出有效，可配用共阴数码管）。该芯片四个输入端A、B、C、D分别接8421码计数器的相应输出端（D为最高位）；七个输出端接共阳七段显示器的对应端以驱动相应段亮；、/、是三个辅助输入端；当辅助输入端均为高电平时，电路正常显示。其中是试灯输入端，当=0时，数码管显示“ ”； 为灭灯输入端，当=0时，灯熄灭；为动态灭零输入端，当=0，=1且DC=BA=0时，显示器熄灭（即不显示 ），且输出=0。必须指出=0只熄灭数字“0”，而不会熄灭其它数字，如果要正常显示“0”字，则应使=1。同样，74LS4是一个专门用来将输入的四位8421码转换为七段码并驱动数码管BS311201（共阴）的集成片。CC4511是一个专门用来将输入的四位8421码转换为七段码并驱动数码管BS311201（共阴）的集成片。本实验采用CC4511BCD码锁存/七段译码/驱动器。驱动共阴极LED数码管，其管脚图见图3.7.3所示。 图3.7.3 CC4511引脚排列 其中A、B、C、DBCD码输入端 a、b、c、D、E、f、g译码输出端，输出“1”有效，用来驱动共阴级LED数码管。测试输入端，=“0”时，译码输出全为“1”消隐输入端，=“0”时，译码输出全为“1”LE锁定端，LE =“1”时译码器处于锁定（保持）状态，译码输出保持在LE=“0”时的数值，LE=“0”为正常译码。CC4511内接有上拉电阻，故只需在输出端与数码管笔段之间串接限流即可工作。译码器还有拒伪码功能，当输入码超过“1001”时，输出全为“0”，数码管熄灭。3显示器 数字显示器件有多种不同类型的产品，例如，辉光数字管、荧光数字管、液晶数字管、发光二极管数字管等。但因七段发光二极管数字管具有字形清晰美观、驱动简便、信息安排方便。供电电源低、价格低廉等优点，因而得到广泛应用。目前常用的是七段数码管（若加小数点D.P.，则为八段），它由七个半导体二极管（LED）组成。当所有LED的阳极连在一起作为公共端时，为共阳数码管；当所有LED的阴级连在一起时，则为共阴数码管（BS311201）。使用中切不可混淆。 七段发光二极管数字管由七段条状发光二极管排成字形显示数字。当给相应的某些线段加一定的驱动电流或电压时，这些段就发光，从而显示相应的数字。为了鉴别输入情况，当输入码大于9时，七段显示仍显示一定图案。七段发光二极管显示器有共阳、共阴两种连接形式。其内部发光二极管的连接图分别如图3.7.4所示。为限制各发光二极管的电流，可在它们的公共极上串联一只240的限流电阻。数码管的字形图见图3.7.5。 （a）共阳极连接 （b）共阴极连接 图3.7.4 图3.7.5 七段数码管显示笔段对于共阳数码管，其公共阳极接高电平，af相应端（二极管阴极）接低电平，便显示相应数字。例如，若af均接低电平，g接高电平，则除Dg外，其余二极管均导通发光，因而显示 ，同理，对共阴数码管，将公共阴极接低电平，af相应端接高电平，g接低电平，显示同样数字。三、实验仪器 1数字逻辑实验箱 一台 2双踪示波器 一台 3数字万用表 一块 4集成电路若干四、实验任务及步骤 1测试计数器74LS160的逻辑功能异步清零功能： =“0”，观察输出端Q3 Q0的变化。数据置入：令=“0”，=“1”，将输出端Q0Q3接到数字实验箱上发光二极管，输入端D0D3端接到数字实验箱数据开关，置入不同电平，观察并记录LED的显示状态，填入表3.7.2。 表 3.7.2 74LS160的功能测试表输 入输 出显示字型D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q00 0 0 000 0 0 110 0 1 020 0 1 130 1 0 040 1 0 150 1 1 060 1 1 171 0 0 081 0 0 19保持：令=“1”，CTP=“0”或CTT=“0”时，改变输入端D0D3为任意值（“0”或“1”），输出端Q0Q3应如何变化？与D0D3的状态是否无关？加计数：令= CTP= CTT=“1”时，CP接至1Hz方波脉冲，观察输出端Q0Q3如何计数？将上述结果整理列表，总结计数器74LS160的逻辑功能。 将中的CP端接至10KHz方波脉冲，用示波器将分别观察并记录加法计数的输出端Q0Q3的波形（要求不少于10个周期）。 2实现一个十进制设计电路：将计数脉冲个数用一位显示器显示出来（用一片74LS160、一片CC4511、一片数码管实现）。设计电路如图3.7.6所示。 图 3.7.6 10进制计数、译码、显示电路实验步骤： 按设计的电路图接好实际电路，接通电源。 用点动脉冲在CP端逐个输入脉冲，观察数码管显示的字形。并记录显示的十个数字字形，记录表3.7.2中。在CP端接入脉冲发生器（1Hz左右），记录数码管显示字形的变化。并用万用表测量进位端CO电位（每当计数器数字跳到9时，应有一个进位脉冲输出）。五、实验数据记录六、实验总结 1数码管是否正常，该部分接线是否正确，可用