计数、译码、显示电路.doc

数字电子技术实验实验 3.7 计数、译码、显示电路一、 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二、 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 D0～D3。

它有下列输出端：四个触发器的输出端Q0～Q3，进位输出CO 根据功能表3.7.l，可看出74160具有下列功能：① 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”② 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Q0～Q3 分别接收并行数据输入信号D0～D3，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”③ 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CTT＝CTp=“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④ 保持功能：＝“1”的前提下，若CTT·CTP=“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 ⑤ 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⑴74LS47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D＝C=B＝A=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，74LS4８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⑵CC4511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、D－BCD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240Ω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，a－f相应端（二极管阴极）接低电平，便显示相应数字。

例如，若a－f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，a－f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⑴异步清零功能： =“0”，观察输出端Q3 ～Q0的变化⑵数据置入：令=“0”，=“1”，将输出端Q0～Q3接到数字实验箱上发光二极管，输入端D0～D3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 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 1⑶保持：令==“1”，CTP=“0”或CTT=“0”时，改变输入端D0～D3为任意值（“0”或“1”），输出端Q0～Q3应如何变化？与D0～D3的状态是否无关？　　⑷加计数：令== CTP= CTT=“1”时，CP接至1Hz方波脉冲，观察输出端Q0～Q3如何计数？将上述结果整理列表，总结计数器74LS160的逻辑功能。

⑸将⑷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Q0～Q3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：① 按设计的电路图接好实际电路，接通电源② 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③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、实验报告要求1．总结十进制加法计数器74160的逻辑功能表2．在实验报告上画出十进制加法计数器中CP，Q0～Q3的波形图，标出周期，分析与总结该计数器的主要特点3．画出十进制计数、译码、显示电路、各集成芯片之间及与发光二极管的连接图六、思考题 1．8421码能表示0～15、16个数字，为什么十进制计数器真值表中只有0～9？ 2．简述计数、译码、显示的过程，并举例说明。

3．若采用高电平输出有效的4线-7线译码/驱动器74LS48，应该用何种类型的数码管？七、注意事项 1．数码管是否正常，该部分接线是否正确，可用端加“0”来检查,也可以通过电源接200W 电阻限流后接到显示器各段进行检查2. 数码管字。