六进制计数器[整理版]

六进制计数器
一．目的和意义：
意义：通过课程设计锻炼动手能力和思维能力。

培养自学能力和阅读理解力。

目的：增强对所学知识的认识，加深电路的理解，使所学知识形成一个串联网巩固知新。

扩展知识面。

使自己对所学知识有一个总括的把握。

二．设计要求及分析：
1 要求：设计一个六进制计数器
2 分析可知：
1）输入必需是二进制数。

2）用555定时器来产生1HZ的信号脉冲，作为CP的输入信号。

3）通过48译码器把从芯片74LS161过来的信号转化为七段数码管的显示。

4）使数码管从0—5循环显示。

三．方案的可行性论证。

四．工作原理：
1．用555定时器产生1HZ的脉冲信号作为CP的输入。

1）555定时器的介绍
555定时器是目前应用最多的一种时基电路，电路功能灵活，使用范围广，只要在外部配上几个阻容元件，就可以构成单稳、多谐和施密特电路。

因而在定时、检测、控制、报警等方面都有广泛的应用。

典型的TTL定时器有5G555、CMOS定时器有CC7555、CC7556（双定时）。

下面以CMOS产品CC7555为例进行分析。

555定时器的电路内部结构及工作原理
图中为CC7555定时器内部结构的简化原理图。

它包括两个电压比较器C1和C2、一个RS触发器、一个放大管V、三个5k电阻构成的分压电路和由两个反相器构成的输出缓
冲级。

R为触发器的直接复位端。

定时器锝工作主要取决于比较器，比较器的输出控制RS触发器和放电管V的状态。

当加上电源Vdd后，比较器C1的反相输入端即控制端（CO）的电压为2Vdd/3；比较器C2的同向输入端电压为Vdd/3。

当阀值输入端（TH）即比较器C1的同向输入端相位高与2Vdd/3时，比较器C1输出高电平，使RS触发器置0，输出Q=0，而Q/=1使放电管V导通。

当触发输入端（/TR）即比较器C2的相反输入端电位低于Vdd/3时，比较器C2输出高电平，使RS触发器置1，输出Q=1，而/Q=0使放电管V截止。

当阀值输入端TH电位低于2Vdd/3，触发输入端/TR电位高于Vdd/3时，比较器C1、输出均为0，即R、S端均为0，输出维持不变。

如果在控制端（CO端）外加一控制电压，可改变电路的阀值输入电压和触发输入电压。

555定时器的功能如表所示。

表1-3 555定时器功能表
2）在此电路中是用555定时器构成占空比可调的多谐振荡器，要输出1HZ的信号脉冲，就得使占空比q=50%，就得采用如图1-2所示的改进电路。

因为在电容的充电于放电过程中R2上的电压极性相反，所以利用二极管的单向导电性使电容冲放电时间为不同得数值。

设R1=R2=10K，滑动变阻器Rw=20K，调节滑动变阻器使得Rw1=Rw2，使输出的脉冲信号为1HZ，求电容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
电容充电时二极管VD1导通、VD2截止，充电时间为
T1=（R1+Rw1）C1ln2≈0.7（R1+Rw1）C1=0.5S
而电容放电时VD1截止、VD2导通，放电时间为
T2=(R2+Rw2)C1ln2≈0.7(R2+Rw2)C1=0.5S
此时就输出占空比q=50%的1HZ信号脉冲。

图 1-2
2．用74LS161来控制六进制输出
1）161系列计数器简介
同步四位二进制计数器74LS161的介绍161是可预置、可保持同步的四位二进制加法计数器。

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。

图中是161的外引脚排列图。

表中是161的逻辑功能表。

其逻辑功能是
（1）清0 当清0端Rd=0时，使计数器清0，即使QaQbQcQd=0000。

置数当预置端Ld=0，而Rd=1时，在置数输入端A、B、C和D预置某个外加数。

（2）当CP上升沿到达时，可将数据A、B、C、D送到相应触发器输入端，使
QaQbQcQd=ABCD，完成置数功能。

（3）计数当Rd=Ld=Ep=Et=1时，输入计数脉冲CP，电路状态二进制自然序依次递增1，直到QdQcQbQa=1111时，进位输出端RCO输出高电平进位信号RCO=1。

（4）保持当Rd=Ld=1，同时使能端Ep或Et中有一个为0时，无论有计数脉冲CP
送入，计数器状态均不会发生变化。

利用一片161和一个非门，就可以构成N〈=16的任意进制计数器，利用多片161可以在不增加外部器件的条件下，构成同步多级二进制计数器。

表1-2 同步四位计数器74LS161功能表
2）要想实现六进制计数，需在74LS161芯片的12、13脚（输出）与1脚（Rd非）之间接一个与非门（如图1-3所示），当控制器有CP信号输入时，芯片就能自动判断输出信号是否等于0110，当等于0110时，管脚Rd（非）就会自动清零，然后信号就会从0000开始从新输入，这就是用反馈清零法来实现六进制计数，
图1-3
3．通过48译码器把从芯片74LS161过来的信号转化为七段数码管的显示
1）BCD码七段显示译码器48功能简介：
48主要有TTL系列中74LS48等。

LT非为试灯输入，IBR非称为灭零输入，IB非/BR非称为灭灯输入/灭零输出，即该端可作为输入使用，也可作为输出使用。

这三个端子采用反码形式输入或输出即“0”为有效电平，“1”为无效电平。

它们的用途如下：当LT非为0时，如果七段都完好，应该全都亮，此时，Ib非/Ybr非为输出工作方式。

当Ib非为零时，显示器的各段均熄灭。

Ibr非用来动态灭零，当Ibr非为0，LT非为1而A3A2A1A0为0000时，逻辑运算结果使Ib非/Ybr非为0，相当于Ib非Ybr非直接输入0即灭灯，使数字0的各段熄灭，即该显示零而不显示，此时Ib非/Ybr非为输出工作方式，其低电平表示数字0已熄灭；若A0~A3中有1存在，运算结果Ib非/Ybr非为1，不会灭灯，可显示非零数字，可见，在动态显示过程中，若使Ibr非为0，则不会显示0，而其他数字仍能显示。

利用此功能，可将有效数字前、后无用的零熄灭，便于读数。

另外，由真值表可知48的输入A0~A3和输出a~g采用的是原码形式。

表1-1 BCD码七段显示译码器74LS48真值表
2）在如图1-4所示的电路中要进行译码，要将LT（非）为‘1’，Ib（非）/Ybr（非）为‘1’，当有CP信号输入时，74LS48译码器就会将从74LS161计数器输入的信号转化为数码管的显示输出，这就完成了译码过程。

图1-4
4．数码管从0-5显示
1）数码官的简介
数字显示器件的种类很多，按发光物质的不同分为半导体（发光二极管）显示器、液晶显示器、荧光显示器和辉光显示器等；按组成数字的方式不同，又可分为分段式显示器、点阵式显示器和字形重叠式显示器等。

字形重叠式显示器是将0～9十个字符中的每个字符都做成一个完整的字形电极，再将十个完整的字形重叠放置，作为十个相互绝缘的电极，另设一个公共电极。

当某一个电极相对于公共电极加上电压时，相应的字形发亮显示出来，此种显示器主要是辉光管，其结构可参考有关资料。

2）在此电路中所用到的是共阴极的数码管（如图1-5所示），当输入的信号为‘1’时数码管显示，相反当输入信号为‘0’时数码管不显示。

图1-5
五．原理图
1．电路图如图1—1所示
图1-1
2．运行过程
首先由555定时器产生1HZ脉冲信号，将此信号作为74LS161芯片CP的输入信号，当在CP信号上升沿到来时74LS161芯片就会自动完成加一功能输出0000-1111这十六个
循环状态，这个输出信号再通过74LS48译码器将这个信号转化为七段数码管的输出显示，但以在74LS161芯片的12、13脚（输出信号）1脚（Rd非）之间加了一个与非门，当输出的信号到0110时，Rd（非）就会自动由‘1’变为‘0’，这时74LS161就完成了清零功能进入下一个循环状态，这样就完成了从0-5的六进制计数功能。

六．参考文献：
（1）《数子电路基础》中的计数器、定时器、译码器、七段数码显示器的基本原理和集成芯片功能及引脚功能。

（2）计算机基本原理中Word2000的基本知识和Protel99se中电路原理绘制的基本知识。

七. 心得
做本次课程设计是在考察我们对以前所学的知识的掌握情况，怎样运用我所学的理论知识去解决一些实际问题，也是考察我们的动手能力。

在实际的设计过程中我遇到了很多问题，比如：74LS161芯片的功能、74LS48芯片的功能和怎样用555定时器来产生1HZ的脉冲信号等等。

当我拿到这个课程设计的题目时，我的头脑中是一片空白，跟不知道从哪里入手，我这才发现我以前学过的数电知识基本上都望光了，所以我只能从新拿出数电书来看，找我在我的课程设计中所要用到芯片及功能，还从新复习一下Word2000和Protel99se的础知识，最后我是费尽心思才做完这个课程设计。

通过做本次课程设计我了解到自己对以前所学过知识的掌握一点也不牢固，不能用这些知识去解决一些实际的问题，所以我以后一定要好好运用所学的知识，这样不仅可以让理论与实践相结合，而且还能提高我的动手能力。