数字电路与逻辑设计实验 实验报告

数字电路与逻辑设计实验实验报告

实验四译码显示电路

一、实验目的

1、掌握中规模集成译码器的逻辑功能和使用方法

2、熟悉数码管的使用

二、实验仪器和器件

1、数字电路实验箱、数字万用表、示波器

2、器件：74LS48x1、74LS194x1、74LS73x1、74LS00x6、

74LS197x1、7SEG-MPX4-CC

三、实验复习

1、复习有关译码显示原理

2、根据实验任务，画出所需的实验线路及记录表格。

四、实验原理

1、数码显示译码器

1)七段发光二极管（LED）数码管

LED数码管是目前最常用的数字显示器。一个LED数码管可用来显示一位0-9十进制和一个小数点。小型数码管（0.5寸和

0.36寸）每段发光二极管的正向压降，随显示光（通常为红、绿、

黄、橙色）的颜色不同略有差别，通常为2～2.5V，每个发光二极管的点亮电流在5～10mA。LED数码管要显示BCD码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器（BCD码七段译码器驱

动器），该译码器不但要完成译码功能，还要有相当的驱动能力。下图为proteus模拟实验环境内的四联LED数码管：

连线时A-G分别接74LS48的QA-QG接收译码信号

2)BCD码七段译码驱动器

本实验采用74LS48 BCD码锁存/七段译码/驱动器。驱动共阴极LED数码管。下图为74LS48引脚排列。其中A、B、C、D 为BCD码输入端。QA-QG为译码输出端，输出“1”有效，用来驱动共阴极LED数码管。LT为灯测试输入端，LT为“0”时，译码输出全为“1”。RBI为灭零输入端，RBI=0时，不显示多余的零。RI/RBO作为输入使用时，为灭灯输入控制端；作为输出端使用时，灭零输出端。

在连线时，QA-QG分别接四联LED数码管的A-G接口，A、B、C、D则是分别连接74LS197的Q0、Q1、Q2、Q3接受BCD码。RI/RBO端接伪码灭灯电路输出端作为灭灯控制输入端。

2、四节拍发生器

上图为实验时所需要的扫描显示要求的四节拍信号发生器。下图为74LS194为移位寄存器。它具有左移、右移，并行送数、

保持及清除等五项功能。其引脚如下图所示。

其中MR为清除端，CLK为时钟输入端，S0和S1为状态控制端。

SR为右移数据串行输入端，SL为左移数据输入端，D0、D1、D2、D3位并行数据输入端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端，分别接四联LED数码管的1、2、3、4接口。

其功能表为下表所示：

MR S1 S2 工作状态

0 X X 置零

1 0 0 保持

1 0 1 右移

1 1 0 左移

1 1 1 并行送数

节拍发生器工作开始时，必须首先进行清零。当D0、D1、D2、D3全为零时，JK触发器Q=1，因而S0=S1=1，实现并行送数。

当第一个脉冲的上升沿到达后，置入0111，CLk下降沿到达后Q=0，即S1=0.S0=1。实现右移功能。在CLk作用下输出依次为1011,1101，1110，第四个CLk下降沿到达后又使Q=1，实现第二个循环。

3、伪码灭灯电路

作为七段译码驱动器74LS48的输入，需要用异步计数器74LS197实现BCD码的输出。并设计出伪码灭灯电路连接到驱动器74LS48的RI/RBO端，做为灭灯输入控制端。当正常输入BCD码时输出为“1”，灯正常工作，伪码输入时灭灯。以下列出真值表：

Q3 Q2 Q1 Q0 X

0 0 0 0 1

0 0 0 1 1

0 0 1 0 1

0 0 1 1 1

0 1 0 0 1

0 1 0 1 1

0 1 1 0 1

0 1 1 1 1

1 0 0 0 1

1 0 0 1 0

1 0 1 0 0

1 0 1 1 0

1 1 0 0 0

1 1 0 1 0

1 1 1 0 0

1 1 1 1 0

再由卡诺图进行化简

Q1Q000 01 11 10 Q3Q2

00 1 1 1 1

01 1 1 1 1

11 0 00 0

10 1 10 0

得逻辑函数为X =Q3+ Q2* Q1画出电路图如下：

其中U6：A的3端为伪码电路输出端，连接到驱动器74LS48的RI/RBO端

五、实验过程

画出整个电路的电路图如下：

按照原理图上连接好所有器件之后，开始进行实验。由74LS48产生译码信号使得四联LED数码管上0-9数字依次出现，而且每次在不同的数码管上显示，呈现出整体右移的现象。采用1Hz的时钟信号，得到四联LED数码管相应每秒依次的图像如下：

往后有6秒，由于伪码灭灯电路作用，数码管都没有任何的显示如下图所示：

额外实验：

利用所学内容自行设计出在4联装LED数码管上同时显示4个不同的0-7的数字。

原理简要说明：由于每秒数码管只能显示相同的数字，所以要实现显示不同的数字。只能是让不同的每个LED只显示某个数字。这样再将频率调大，显示出来的就是四个不同的数字。如4、5、6、7这四个数字在不同的数码管上显示的，设计一个逻辑函数使得只有当4、5、6、7时才能灯亮。再加大频率即可。通过真值表：

Q3 Q2 Q1 Q0 X

0 0 0 0 1

0 0 0 1 1

0 0 1 0 1

0 0 1 1 1

0 1 0 0 1

0 1 0 1 1

0 1 1 0 1

0 1 1 1 1

1 0 0 0 1

1 0 0 1 0

1 0 1 0 0

1 0 1 1 0

1 1 0 0 0

1 1 0 1 0

1 1 1 0 0

1 1 1 1 0

再经过卡诺图化简：

Q1Q000 01 11 10

Q3Q2

00 0 0 0 0

01 1 1 1 1

11 0 0 0 0

10 0 0 0 0

得到逻辑函数为X=Q3* Q2。再设计出相应电路如图：