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1、实验3.11 计数、译码和显示电路一、实验目的：1. 掌握二进制加减计数器的工作原理。2. 熟悉中规模集成计数器及译码驱动器的逻辑功能和使用方法。二、实验准备：1.计数：计数是一种最简单、最基本的逻辑运算，计数器的种类繁多，如按计数器中触发器翻转的次序分类，可分为同步计数器和异步计数器；按计数器计数数字的增减分类，可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器等。由触发器组成的十进制异步加法计数器如图3.11.1所示。图3.11.1时钟时钟允许复位输 出 状 态 不变不变计数器复位(=，=)进到下一级不变不变进到下一级目前，各种类型的计数器已有专门的集成电路，例如CD4017，它是一片十进制计数/分
2、频器，该器件具有10个译码输出端，每个译码输出通常处于低电平，且在时钟脉冲由低到高的转换过程中依次进入高电平，每个输出在高电平维持10个时钟周期中的1个时钟周期，输出10进入低电平后，进位输出由低转到高，并能与时钟允许端连成N级。表3.11.1为其功能表，图3.11.2是其管脚排列图。表3.11.1：图 图3.11.2另外一种可预计的十进制加减可逆计数器CD4510，用途也非常广，其引脚排列如图3.11.3所示，其中，为预计计数使能端，为进位输入端， 为预计的输入端，为进位输出端，/为加减控制端，为复位端，CD4510输入、输出间的逻辑功能如表3.11.2所示。表3.11.2：工作状态 100
3、停止计数0100加法计数0000减法计数10预置数1复位 图3.11.3。2. 译码与显示：十进制计数器的输出经译码后驱动数码管，可以显示09十个数字，CD4511是BCD7段译码驱动集成电路，其引脚排列如图3.11.4所示。为试灯输入，为消隐输入，为锁定允许输入，、为BCD码输入，ag为七段译码。CD4511的逻辑功能如表3.11.3所示。LED数码管是常用的数字显示器，分共阴和共阳两种，BS112201是共阴的磷化镓数码管，其外形和内部结构如图3.11.5所示。图3.11.4图3.11.5表3.11.3： 输 入输 出abcdefg显示011111118010000000消隐0110000
4、1111110000010110000100101101101200111111001301000110011401011011011501100011111601111110000710001111111810011110011901110100000000消隐10111100110111101111三、计算机仿真实验内容：1. 计数10的电路：(1). 单击电子仿真软件Multisim7基本界面左侧左列真实元件工具条“CMOS”按钮，从弹出的对话框“Family”栏中选“CMOS_10V”，再在“Component” 栏中选取4093BD和4017BD各一只，如图3.11.6所示，将它们放
5、置在电子平台上。图3.11.6(2). 单击电子仿真软件Multisim7基本界面左侧左列真实元件工具条“Source”按钮，从弹出的对话框“Family”栏中选“POWER_SOURCES”，再在“Component” 栏中选取“VDD”和地线，将它们调出放置在电子平台上。(3). 双击“VDD”图标，将弹出如图3.11.7所示对话框，将“Voltage”栏改成“10”V，再点击下方“确定”按钮退出。图3.11.7(4). 单击电子仿真软件Multisim7基本界面左侧真实元件工具条“DIODE”按钮，从弹出的对话框“Family”栏中选“LED”，再在“Component” 栏中选取“LE
6、D_red”红色发光二极管共10只，如图3.11.8所示。将它们调出放置在电子平台上；其它元件调法不再赘述，将所有元件调齐并连成仿真电路如图3.11.9所示。图3.11.8图3.11.9(5). 先将置低电平，再打开仿真开关，然后再将置高电平，观察发光二极管发光情况，并能解释电路工作原理。2. 一位计数、译码和显示电路：(1). 单击电子仿真软件Multisim7基本界面左侧左列真实元件工具条“CMOS”按钮，从弹出的对话框“Family”栏中选“CMOS_5V”，再在“Component” 栏中选取4510BD和4511BD各一只，如图3.11.10所示，将它们放置在电子平台上。图3.11.
7、10(2). 单击电子仿真软件Multisim7基本界面左侧左列真实元件工具条“Indicator”按钮，如图3.11.10所示，从弹出的对话框“Family”栏中选“HEX_DISPLAY”，再在“Component” 栏中选取“SEVEN_SEG_COM_K”，如图3.11.11所示，再点击对话框右上角“OK”按钮，将共阴数码管调出放置在电子平台上。其它元件调法不再赘述。图3.11.10图3.11.11(3). 将所有元件调齐并连成仿真电路如图3.11.12所示。图3.11.12 (4). 打开仿真开关，将置低电平，置高电平，每次将从低电平改变成高电平，观察数码管变化情况；再将置低电平，重
8、复上述实验，并能解释之。四、实验室操作实验内容：1. 计数10的电路：图3.11.13是用两片数字集成电路CD4093和CD4017组成计数10的电路，其中CD4093为含有施密特触发器的四2输入与非门。在 THD-1型(或Dais-2B型)数电实验箱上按图3.11.13接好电路，开关由低电平扳向高电平，观察计数电路输出端发光二极管的变化情况，并解释之。图3.11.132. 验证译码和显示功能：在THD-1型(或Dais-2B型)数电实验箱左上方选一片CD4011和数码管电路，将其下方的、 (或8、4、2、1)四个孔分别接到4个钮子开关上，根据表3.11.3中，、的编码，逐行验证译码和数码管的
9、显示情况，是否和理论上相符？3一位计数、译码和显示电路：(1). 参阅计数集成电路CD4510的管脚排列图3.11.3(或图3.11.15)和译码驱动集成电路CD4511的管脚排列图3.11.4(或图3.11.15)及共阴数码管脚排列图3.11.5，按图3.11.14接线，组成一位计数、译码及显示电路。图3.11.14(2). 打开实验箱电源开关，先将CD4510的端置“1”(复位)，数码管应显示“0”，再将端置“0”。(3). 将CD4510的端置“1”，端与实验台单次脉冲输出孔相连，每按一次脉冲按钮，观察数码管的变化。(4). 将CD4510的端置“0”，端与实验台单次脉冲输出孔相连，每按
10、一次脉冲按钮，观察数码管的变化，解释上述现象。*3.设计一个两位计数、译码和显示电路：(1). 利用THD-1型(或Dais-2B型)数字电路实验箱左上方的译码显示电路，即CD4511与数码管已经接好，只要求用两片CD4510设计好计数电路，画出完整电路图。(2). 根据设计好的电路图在THD-1型(或Dais-2B型)数字电路实验箱上接好实验电路。(3). 将端接实验台上连续脉冲(脉冲频率选1Hz)输出孔，实现自动加或减计数、译码和显示。五、实验报告要求：总结整理实验结果，解释计数、译码及显示过程。六、实验设备及材料：1. 仿真计算机及Multisim7软件。2. THD-1型(或Dais-2B型)数字电路实验台。3. MF-10型万用表。4. 电子元件： 集成电路：CD4017一片、CD4093一片、CD4510两片、CD4511一片； 共阴7段数码管1个；100 欧姆、5.1k、10k电阻各一个；47uF电容一个。5. 附：集成电路管脚图图3.11.15
