计数、译码、显示电路

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1、数字电子技术实验211实验 3.7 计数、译码、显示电路一、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。二、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 3.7.1 方框图所示。计数器输出的用 8421BCD 码表示的脉冲个数信号经译码器译码输出相应的脉冲信号，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

2、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 3.7.2 所示，功能表见表 3.7.l 所示。计数器 译码器 显示器脉冲信号数字电子技术实验212表 3.7.l 74LS160 的功能表输 入 输 出CTP CTT CP D0 D1 D3 D4Q0 Q1 Q2 Q3L L L L LH L d0 d1 d2 d3d0 d1 d2 d3H H H H 计 数H H L 保 持H H L 保 持注意：

3、3210QCTO计数器有下列输入端：异步清零端 （低电平有效） ，时钟脉冲输入端CRCP，同步并行置数控制 （低电平有效） ，计数控制端 CTT和 CTp，并行数据输LD入端 D 0D 3。它有下列输出端：四个触发器的输出端 Q0Q 3，进位输出 CO。根据功能表 3.7.l，可看出 74160 具有下列功能： 异步清零功能：若 输入低电平，则不管其他输入端（包括 CP 端）如CR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” 。 同步并行置数功能：在 =“1”、且 =“0”的前提下，在 CP 上升LD沿的作用下，

4、触发器 Q0Q 3 分别接收并行数据输入信号D0D 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” 。 同步十进制加计数功能：在 “1” ， 图 3.7.2 74LS160 逻辑符号CR“1”的前提下，若计数控制端 CTTCTp=“1”,则对计数脉冲 CP LDCR数字电子技术实验213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。 保持功能： “1”的前提下，若 CTTCTP=“0”， 即两个计数LDCR器控制端中至少有一

5、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。 进位输出： ，这表明：进位输出端通常为 0，仅当计3210QTO数控制端 CTT =“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。74LS47 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

6、 接共阳七段显示器的对应端以驱动相应段亮； 、 /ag LTBI、 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。ROI其中 是试灯输入端，当 =0 时，数码管显示“ ”； 为灭灯输入端，LTLTI当 =0 时，灯熄灭； 为动态灭零输入端，当 =0， =1 且BIRBIRBILTDC=BA=0 时，显示器熄灭（即不显示 ） ，且输出 =0。必须指出 =0ORBI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=1。同样，74LS4是一个专门用来将输入的四位 8421 码转换为七段码并驱RBI动数码管 BS311201（共阴）的集成片。CC4511 是一个专门用

7、来将输入的四位 8421 码转换为七段码并驱动数码管数字电子技术实验214BS311201（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 3.7.3 所示。图 3.7.3 CC4511 引脚排列其中 A、B、C、DBCD 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。测试输入端， =“0”时，译码输出全为“1”LTLT消隐输入端， =“0”时，译码输出全为“1”BIBILE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

8、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） ，它由七个半导体数字电子技术实验215二极管（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

9、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3.7.4 所示。为限制各发光二极管的电流，可在它们的公共极上串联一只 240的限流电阻。数码管的字形图见图 3.7.5。（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，af 相应端（二极管阴极）接低

10、电平，便显示相应数字。例如，若 af 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，af 相应端接高电平，g 接低电平，显示同样数字。数字电子技术实验216三、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 的逻辑功能异步清零功能： =“0”，观察输出端 Q3 Q 0的变化。CR数据置入：令 =“0”， =“1”，将输出端 Q0Q 3接到数字实验箱上发LD光二极管，输入端 D0D 3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

11、显示状态，填入表 3.7.2。表 3.7.2 74LS160 的功能测试表输 入 输 出 显示字型D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q00 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 1保持：令 = =“1”，CT P=“0”或 CTT=“0”时，改变输入端 D0D 3为CRLD任意值（“0”或“1” ） ，输出端 Q0Q 3应如何变化？与 D0D 3的状态是否无关？数字电子技术实验217加计数：令 = = CTP= CTT=“1”时，CP 接至 1Hz 方波脉冲，观察输LDCR出端 Q0Q 3如

12、何计数？将上述结果整理列表，总结计数器 74LS160 的逻辑功能。将中的 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 Q0Q 3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 3.7.6 所示。图 3.7.6 10 进制计数、译码、显示电路实验步骤： 按设计的电路图接好实际电路，接通电源。 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 3.7.2 中。在 CP 端接入脉冲发生器（1Hz

13、 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、实验报告要求1总结十进制加法计数器 74160 的逻辑功能表。数字电子技术实验2182在实验报告上画出十进制加法计数器中 CP，Q 0Q 3的波形图，标出周期，分析与总结该计数器的主要特点。3画出十进制计数、译码、显示电路、各集成芯片之间及与发光二极管的连接图。六、思考题18421 码能表示 015、16 个数字，为什么十进制计数器真值表中只有09？2简述计数、译码、显示的过程，并举例说明。3若采用高电平输出有效的 4 线-7 线译码/驱动器 74LS48，应该用何种类型的数码管？七、注意事项1数码管是否正常，该部分接线是否正确，可用 端加“0”来检查,也LT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、Q 0Q 3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 0与 Q1；Q 1与Q2；CP 与 Q3。