计数、译码、显示电路41471

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，输出的脉冲信号通过显示器显示出相应的数字。

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，功能表见表表3.7.l74LS160的功能表L × × × × × × × × L L L L H L × × ↑ d 0 d 1 d 2 d 3 d 0 d 1 d 2 d 3 H H H H ↑ × × × × 计 数 H H L × × × × × × 保 持 H H × L × × × × ×保 持注意： 3210Q Q Q Q CT CO T =计数器有下列输入端：异步清零端CR （低电平有效），时钟脉冲输入端CP ，同步并行置数控制LD （低电平有效），计数控制端 CT T 和 CTp ，并行数据输入端 D 0～D 3。

它有下列输出端：四个触发器的输出端Q 0～Q 3，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CR 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CR =“1”、且LD =“0”的前提下，在CP 上升沿的作用下，触发器Q 0～Q 3 分别接收并行数据输入信号D 0～D 3，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CR ＝“1”， 图3.7.2 74LS160逻辑符号LD ＝“1”的前提下，若计数控制端CT T ＝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：LD CR =＝“1”的前提下，若CT T ·CT P =“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：3210Q Q Q Q CT CO T ，这表明：进位输出端通常为0，仅当计数控制端CT T =“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a ～g 接共阳七段显示器的对应端以驱动相应段亮；LT 、BI /RBO 、RBI 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LT 是试灯输入端，当LT =0时，数码管显示“ ”； BI 为灭灯输入端，当BI =0时，灯熄灭；RBI 为动态灭零输入端，当RBI =0，LT =1且D ＝C=B ＝A=0时，显示器熄灭（即不显示 ），且输出RBO =0。

必须指出RBI =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RBI =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。

LT－测试输入端，LT=“0”时，译码输出全为“1”BI－消隐输入端，BI=“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，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（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：CR=“0”，观察输出端Q3～Q的变化。

⑵数据置入：令LD=“0”，CR=“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，填入表表 3.7.2 74LS160的功能测试表⑶保持：令CR=LD=“1”，CTP =“0”或CTT=“0”时，改变输入端D～D3为任意值（“0”或“1”），输出端Q0～Q3应如何变化？与D～D3的状态是否无关？⑷加计数：令LD=CR= 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LT端加“0”来检查,也可以通过电源接200 电阻限流后接到显示器各段进行检查。

2. 数码管字符显示模糊，而且不随输入信号变化。

可能是译码器的电源电压不正常或连线不正确或接触不良。

3. 用示波器观察CP、Q0～Q3的波形图时，要想正确观察波形的时序关系，应注意触发方式的选择，并可采取两两波形相比较。

如CP与Q0；Q与Q1；Q1与Q2；CP与Q3。