实验五 计数、译码和显示综合实验

实验五 计数、译码和显示综合实验一、实验目的1、熟悉集成计数器的逻辑功能及其使用方法； 2、掌握由集成计数器构成任意进制计数器的设计方法； 3、熟悉译码驱动器和7段LED数码显示器的使用方法，提高综合实验的技能。

二、实验内容与要求1、验证4位同步二进制加法计数器74LS161的逻辑功能；2、测试验证驱动共阳极数码管的BCD-七段译码器/驱动器7447的逻辑功能； 3、用与非门和74LS161设计一个60进制计数器。 要求写出60进制计数器地详细设计过程，逻辑图在60进制计数器的基础上加进译码显示电 路，并通过实验验证。

三、实验报告要求1、根据各题的题意，列出相应功能表或真值表，对于功能验证的部分要写出测试条件和 测试步骤；对于设计部分，要写出详细地设计过程。 2、将各测试结果填入自画的表格中。 3、写出实验总结，主要是电路调试及故障排除方面的经验和教训。

四、实验仪器与器材1、仪器：数字实验台、三用表

2、器材：74LS20(二-4输入与非门)、74LS04(反相器)、7447译码驱动器2片和七段数码管2片等。

五、实验原理1. 4位同步二进制加法计数器74LS161的逻辑功能的验证。74LS161的逻辑电路图见教材P282图6.3.13,引脚图和逻辑符号如下图(a)、(b)所示。

EP ET

Q0D0

Q1D1

Q2D2

Q3D3

C LD’ RD’

74LS161

CLK

(a)

(b)

测试方法与步骤如下：⑴ 在实验台上找到芯片⑴ 在实验台上找到芯片74LS161,接通电源UCC=+5V和地线。将EP、 ET、D0~D3、LD’和RD’分别接到电平开关上，以便输入高低电平。将CLK接到脉动开关上， Q0~Q3和C接到发光二极管上，然后按以下测试步骤分别加入各种输入信号，观察发光 二极管的变化情况，并将结果填入自制的功能表中。 (2)在实验台上找到芯片74LS161,接通电源UCC=+5V和地线。将EP、ET、D0~D3、 LD’和RD’分别接到电平开关上，以便输入高低电平。将CLK接到脉动开关上，Q0~Q3 和C接到发光二极管上，然后按以下测试步骤分别加入各种输入信号，观察发光二极管 的变化情况，并将结果填入自制的功能表中。 (3)功能测试 置零功能测试：RD’=0,分别拨动EP、ET、D0~D3、LD’和CLK的相应开关，观察 Q0~Q3所接发光二极管的变化情况，并将结果填入自制的功能表中。

预置数功能测试：RD’=1、LD’=0、D0~D3接入相应的数据，时钟信号CLK通过脉动开关加 入，然后拨动EP、ET的相应开关，看其输出变化情况，并将结果填入自制的功能表中。 保持功能测试：RD’=1、LD’=1,EP=0、ET=1或EP=1、ET=0 然后加时钟或不加时钟，以及 改变D0~D3的输入数据，看其输出变化情况，并将结果填入自制的功能表中。 计数功能

测试：RD’=1、LD’=1、EP=1、ET=1,并加入时钟信号，即用手CLK脉动开关，看 其输出变化情况，并将结果填入自制的功能表中。

2、译码器/驱动器7447的功能测试。译码器/驱动器7447的逻辑功能和7448相似，不同的就在于7448是用来驱动共阴极数码管 的，而7447是用来驱动共阳极数码管的，所以7447输出为低电平有效。7448的逻辑电路 可参考教材P184图4.3.16BCD-七段显示译码器7447的逻辑图，引脚图见附录，其逻辑符

号如图5-5-9所示。测试方法与步骤如下：

Ya

Yb

Yc

Yd

Ye

Yf

Yg

7447LT BI/RBO RBIA0 A1 A2 A3

图 5-5-9

7447的逻辑符号

⑴ 在实验台上找到芯片7447,接通电源UCC=+5V和地线。将A0 、A1 、A2 、A3 分别接到电平S0、S1、S2、S3开关上，以便输入高低电平信号。将Ya 、 Yb 、Yc 、Yd 、Ye 、Yf 、Yg接七段数码管的对应引脚。将LT’接到电平开 关S上，将BI’接到电平开关R上。 ⑵ 功能测试 试灯输入测试：将LT’ 置成低电平时，不论A0 、A1 、A2 、A3输入状态如何， 显示器应显示“8”字。将结果填入自制7447功能表的相应栏中。 灭灯输入测试：在不试灯(即LT'=1)时，将灭灯输入BI’置成低电平(即灭灯 输入有效),无论A0 、A1 、A2 、A3输入状态如何，显示器应全灭。将结果填 入自制7447功能表的相应栏中。 灭零功能测试：将LT'置成1,RBI置成0,BI接发光二极管，A0 A1A2A3=0000, 显示器应全灭。将结果填入自制7447功能表的相应栏中。 计数输入测试：当LT'=1、BI'=1时，由A0 、A1 、A2 、A3四个置数开关送入二进 制码，记下显示器的对应字形填入表5-5-6 的相应栏中。

表5-3-6 7447测试功能表

功能或十进 制数 试灯 灭灯 灭零 0 1 2 3 4 5 6…

输 LT L H H H H H RBI X X L H H H

入

BI/RBO

A0 A1 A2 A3 X X X X X X X X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 H L(输入) L(输出) H(输出) H H

输出显示 字形 8 不显示 不显示 显示“0” 显示“1”

3、用集成计数器设计任意进制计数器举例 设计要求：用74LS161和与非门设计一个“12翻1”小时计数器，并在数码管上显 示出来。 给定器材：74LS00(4-2输入与非门)、74LS161、74LS47(48)、共阳(阴)极数 码管等。 ⑴ 题目分析与电路结构设计 题目要求用74LS161和与非门设计一个“12翻1”小时计数器，并在数码管上显示 出来。显然，电路应包括一个由74LS161构成的一个8421BCD输出的“12翻1”计数器 和两位译码器、显示三部分组成，其结构框图如图5-5-10所示。

译码器

译码器

Q3 Q2 Q1 Q 0 计数器十位

Q3 Q2 Q 1 Q0 计数器个位

计数脉冲

图5-3-10 “12翻1”计数、译码和显示框图

⑵ 用74LS161设计“12翻1”计数器

① 画状态转换图或列计数器状态转换表

。

题目

要求除了“12翻1”计数外，还要进行数码显示，又显示译码驱动器指定用 74LS47(或48),它的输入为8421BCD码，所以计数器的计数状态亦应为8421BCD码。 因此，可画状态转换图如图5-3-11所示。

00000

00001

00010

00011

00100

00101

/10Q10Q03Q02 Q01 Q00 00110

/01

1000111001010000

0100101000 00111

图5-3 -11“12翻1”状态转换图

② 计数电路的复位信号、置位信号及其进位信号的确定。 由状态转换图可知，“12翻1”计数需要两片161来实现，且计数状态要发生两 跳越：一是计数器计数到9,即个位计数状态为Q03Q02 Q01 Q00=1001后跳到 0000,同时向高位进位使Q10=1;二是计数器计到12 (10010)后要跳到1 (00001)。由此可见个位计数器就是将74LS161用反馈的方式接成一个10进制计 数器。可利用计数到(1010)时通过异步清零端Cr’,清零，即Cr’,=(Q03 Q01)’。其个位向十位的进位信号应有9(1001)产生，即采用并行进位时十位 计数器74LS161的使能端S1S0=( Q03Q00)’’,采用串行进位时十位的时钟为 CP10=( Q03Q00)’’。 “12翻1”可采用整体置数法来实现，当计数到12 (10010)后，将电路置成(00001),即个位和十位均采用置数端LD’,让个 位计数器置成0001状态，十位计数器置成0000状态，所以有LD’=(Q10Q01)’。 ③ 画出计数器电路图。 “12翻1”计数器电路图如图5-3-12所示。&1 & & QD QC QB QA LD’

QD QC QB QALD’

161(2) D C B A

Cr’ S1 S0

1

161(1) D C B A1

Cr’ S1 S0 1 CP

图5-3-12 “12翻1”计数器电路

⑶ 译码和显示电路首先要确定LED数码管的型号，看其是共阴极的还是共阳极的，然后再选择相 应的译码驱动器。共阴极数码管要选用共阴极译码驱动器 …… 此处隐藏：2308字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……