(Multisim数电仿真)计数、译码和显示电路

1、实验3.11计数、译码和显示电路一、实验目的：1.掌握二进制加减计数器的工作原理。2.熟悉中规模集成计数器及译码驱动器的逻辑功能和使用方法二、实验准备：1.计数：计数是一种最简单、最基本的逻辑运算，计数器的种类繁多，如按计数器中触发器翻转的次序分类，可分为同步计数器和异步计数器；按计数器计数数字的增减分类，可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器等。由JK触发器组成的十进制异步加法计数器如图3.11.1所示。H1图3.11.1目前，各种类型的计数器已有专门的集成电路，例如CD4017，它是一片十进制计数分频器，该器件具有10个译码输出端，每个译码输出通常处于低电平,且在时钟脉冲由低到高的转换过

2、程中依次进入高电平，每个输出在高电平维持10个时钟周期中的1个时钟周期，输出10进入低电平后，进位输出由低转到高,并能与时钟允许端连成N级。表3.11.1为其功能表，图3.11.2是其管脚排列图。表3.11.1：时钟时钟允许复位输出状态LXLXHLXXHtLL!XLXtLX!L不变不变计数器复位（Q=H，QQ=L）019进到下一级不变不变进到下一级VDDCLRCLKCECOUTQ9Q4Q8图3.11.27iDC6543210另外一种可预计的十进制加减可逆计数器CD4510,用途也非常广，其引脚排列如图3.11.3所示，其中，P为预计计数使能端，C为进位输入端，EinPP为预计的输入端，C为进位

3、输出端,U/D为14out加减控制端，R为复位端，CD4510输入、输出间的逻辑功能如表3.11.2所示。表3.11.2：CINU/DPER工作状态1X00停止计数0100加法计数0000减法计数XX10预置数XXX1复位图3.11.32.译码与显示：十进制计数器的输出经译码后驱动数码管，可以显示09十个数字，CD4511是BCD7段译码驱动集成电路，其引脚排列如图3.11.4所示。LT为试灯输入，BI为消隐输入，LE为锁定允许输入，A、B、C、D为BCD码输入，ag为七段译码。CD4511的逻辑功能如表3.11.3所示。LED数码管是常用的数字显示器，分共阴和共阳两种，BS112201是共阴

4、的磷化镓数码管，其外形和内部结构如图3.11.5所示。表3.11.3：输入输出LEBILTDCBAabcdefg显示XX0XXXX11111118X01XXXX0000000消隐01100001111110000010110000100101101101200111111001301000110011401011011011501100011111601111110000710001111111810011110011901110100000000消隐10111100110111101111三、计算机仿真实验内容：1. 计数10的电路：.单击电子仿真软件Multisim7基本界面左侧左列真实元

5、件工具条CMOS”按钮，从弹出的对话框“Family”栏中选“CMOS_10V”，再在“Compone”栏中选取4093BD和4017BD各一只，如图3.11.6所示，将它们放置在电子平台上。aComponentGroup:CMOS4076BT10V仝4LI77BII10V4077BP10V4077BT10V4LI78BII10V4078BP10V4078BT10V4LI81BII10V4081BP10V4081BT10V4082BD10V4082BP10V4082BT10V4LI85BII10V4085BP10V4085BT10V4086BD10V4086BP10V4086BT10V4093

6、BII10V4093BP10V4093BT10V4502BD10V4502BP10V4502BT10V4503BCL10VComponent:ngsBiLiuvSjTTibulchin)FootptintGenericS0T_73图3.11.6(2) .单击电子仿真软件Multisim7基本界面左侧左列真实元件工具条“Source”按钮，从弹出的对话框“Family”栏中选“POWER_SOURCES”，再在“Component”栏中选取“VDD”和地线，将它们调出放置在电子平台上。(3) .双击“VDD”图标，将弹出如图3.11.7所示对话框，将“Voltage”栏改成“10”V，再点击下方

7、“确定”按钮退出。图3.11.7(4).单击电子仿真软件Multisim7基本界面左侧真实元件工具条“DIODE”按钮，从弹出的对话框“Family”栏中选“LED”，再在“Component”栏中选取“LED_red”红色发光二极管共10只，如图3.11.8所示。将它们调出放置在电子平台上；其它元件调法不再赘述，将所有元件调齐并连成仿真电路如图3.11.9所示。SelectaConponentDSLt：±b：±ee:|MuitieimMasterGroup:DDDDLELELELE66ueLb-倉LEIi_5.relli：i,i|1,LTL<iLiEHJ-|>

8、FDiodesiJTiily：LEDredSeibelCHIN)on：REDLEDfiViiLuf.in：4O17E-D_1LIV-''LED?'44l.'ODkni''LEDS'''LED9''LEDl'Cr3.11.8图3.11.9(5).先将J置低电平，再打开仿真开关，然后再将J置高电平，观察发光二11极管发光情况，并能解释电路工作原理。2. 一位计数、译码和显示电路：(1).单击电子仿真软件Multisim7基本界面左侧左列真实元件工具条“CMOS”按钮，从弹出的对话框“Family”栏中选

9、“CMOS_5V”,再在“Component”栏中选取4510BD和4511BD各一只，如图3.11.10所示，将它们放置在电子平台上。CompcmerLt:Symbol(DIN)51OBD5V野CMOS31EUTiily：醫CM0S_5V®T4HC_2VJCMOSJOV霜T4HC_4VCM0S_15V®T4HC_6V4082BF_5V4082BT_5V4085BD_5V4085BF_5V4085BT_5V4086BD_5V4086BF_5V4086BT_5V4093BD_5V4093BF_5V4093BT_5V4502BD_5V4502BF_5V4502BT_5V4503

10、BCL_5V4503BCF_5V4503BD_5V4508BD_5V4508BF_5V4508BT5V4510BD5V=4510BF_5V4510BT_5V4511BD_5V4511BF_5V4511BT5V出如如如三畫徂汇.一Function：BCDUF/DOWNCOUNTERModelManu£.ID：SigneticS4510B5FootptintGenericS0-74HelpSelectaConponent图3.11.10(2).单击电子仿真软件Multisim7基本界面左侧左列真实元件工具条“Indicator”按钮，如图3.11.10所示，从弹出的对话框“Family”

11、栏中选“HEX_DISPLAY”，再在“Component”栏中选取“SEVEN_SEG_COM_K”，如图3.11.11所示，再点击对话框右上角“OK”按钮，将共阴数码管调出放置在电子平台上。其它元件调法不再赘述。图3.11.10SelectaConponentD独七slI?ase:CompcmerLt:Symbol(DIN):EVENSEGCUMKGroup:叵3Indicators_ncn_HEXSEraSEGCOMASEVENSEGCOMK:EUTllVOLTMETERAMMETERFRUBEFuilction：VIRTUALLAfilPHEXDISFLAY7EEGMENTDISFLA

12、Y,COMMONCATHODEGenericVSEVENSEGCOIM：=ulu£.IH:图3.11.11(3).将所有元件调齐并连成仿真电路如图3.11.12所示。1Fi9PL-MP.-TCLZL3PU-dup上-CHP2-Ci£P3-311TT3-4S1LIED_.5VDA-0ADE-0E：DC-0CDD-0DOEOF001Fij-L.P.15X0115V4S11ED_£V图3.11.12(4).打开仿真开关，将J置低电平，J置高电平，每次将J从低电平改变成123高电平，观察数码管变化情况；再将J置低电平，重复上述实验，并能解释之。2四、实验室操作实验内容：1

13、.计数10的电路：图3.11.13是用两片数字集成电路CD4093和CD4017组成计数10的电路,其中CD4093为含有施密特触发器的四2输入与非门。在THD-1型或Dais-2B型数电实验箱上按图3.11.13接好电路，开关K由1低电平扳向高电平，观察计数电路输出端发光二极管的变化情况，并解释之。图3.11.132.验证译码和显示功能：在THD-1型（或Dais-2B型）数电实验箱左上方选一片CD4011和数码管电路，将其下方的D、C、B、A（或8、4、2、1）四个孔分别接到4个钮子开关上，根据表3.11.3中，D、C、B、A的编码，逐行验证译码和数码管的显示情况，是否和理论上相符？3一位

14、计数、译码和显示电路：（1）.参阅计数集成电路CD4510的管脚排列图3.11.3（或图3.11.15）和译码驱动集成电路CD4511的管脚排列图3.11.4（或图3.11.15）及共阴数码管脚排列图3.11.5，按图3.11.14接线，组成一位计数、译码及显示电路。图3.11.14(2) .打开实验箱电源开关，先将CD4510的R端置“1”(复位),数码管应显示“0”，再将R端置“0”。(3) .将CD4510的U/D端置“1”，CP端与实验台单次脉冲输出孔相连，每按一次脉冲按钮，观察数码管的变化。(4) .将CD4510的U/D端置“0”，CP端与实验台单次脉冲输出孔相连，每按一次脉冲按钮

15、，观察数码管的变化，解释上述现象。*3.设计一个两位计数、译码和显示电路：(1) .利用THD-1型(或Dais-2B型数字电路实验箱左上方的译码显示电路，即CD4511与数码管已经接好，只要求用两片CD4510设计好计数电路，画出完整电路图。(2) .根据设计好的电路图在THD-1型(或Dais-2B型数字电路实验箱上接好实验电路。3).将CP端接实验台上连续脉冲脉冲频率选1Hz输出孔，实现自动加或减计数、译码和显示。五、实验报告要求：总结整理实验结果，解释计数、译码及显示过程。六、实验设备及材料：1仿真计算机及Multisim7软件。2 THD-1型(或Dais-2B型数字电路实验台。3 MF-10型万用表。4 电子元件：集成电路：CD4017一片、CD4093一片、CD4510两片、CD4511一片；共阴7段数码管1个；100欧姆、5.1k、10k电阻各一个；47uF电容一个。5.附