计数译码显示电路

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1、79第三章第三章 综合应用及设计性实验综合应用及设计性实验实验一实验一 计数译码显示电路计数译码显示电路一、实验目的一、实验目的1熟悉集成计数器、译码器和显示器的功能；2了解集成计数器、译码器和显示器的应用。二、实验内容说明二、实验内容说明1集成计数器计数器是计算机和数字逻辑系统的基本部件之一，它不仅能计脉冲数，还能用作数字系 统的分频器、定时器和运算器等。根据计数器中数值增减的不同，计数器可以分为加法计数器、减法计数器以及两者兼有 的可逆计数器；根据进位制不同，可分为二进制计数器、十进制计数器、八进制计数器等多 种；根据计数器中各触发器状态的更新所受时钟脉 冲控制的相同与否，可分为同步计数器

2、和异步计数 器。本实验中采用的 74LS90 计数器是由二进制及五 进制电路构成的中规模集成电路，引脚图如图 3.1.1 所示。74LS90 可以构成十进制计数器：a.将 QA接到，计数脉冲由输入，BCPACP 则输出为 8421 码；b. 将 QD接到，计数脉冲由输入，ACPBCP 则输出为 5421 码。74LS90 计数器的工作电压 UCC=5V，表 3.1.1 是其功能表。 表 3.1.1 74LS90 功能表 图 3.1.1 74LS90 引脚图 复位输入置位输入输 出 CP R0(1)R0(2)S9(1)S9(2)QDQCQBQA11000001100000111001000000

3、00计 数为便于将计数器预置成“0” （0000）或“9” （1001） ，74LS90 还设置了两个置 0 输入端 R0(1)、R0(2)和两个置 9 输入端 S9(1)、S9(2)。由表 3.1.1 可知，74LS90 有三种工作方式：直接置 0、直接置 9 和计数，并且置 9 优先于置 0。80通过复位法和置位法可以得到 M10 的 M 进制计数。计数器初态为 0000，复位法是将 第 M 个时钟脉冲作用下产生的“1”电平输出 Q 端去控制置 0 输入端 R0(1)、R0(2)，使计数器 复位为 0000 状态而构成 M 进制计数的方法；置位法是将第 M-1 个时钟脉冲作用下产生的 “1

4、”电平输出 Q 端去控制置 9 输入端 S9(1)、S9(2)，使计数器状态跳到“9” （即 1001 状态） ， 第 M 个脉冲到达时计数器复位为 0000 状态而构成 M 进制计数的方法。以六进制异步计数 器的复位法设计为例，见图 3.1.2：QA接到，计数脉冲由输入，则输出为 8421 码。BCPACP 将 QC、QB输出端分别接至置零输入端 R0(1)、R0(2)，且计数器初态为 0000。当第 5 个脉冲到 来时，QDQCQBQA从 0000 计数至 0101；第 6 个脉冲到来后，QDQCQBQA的 0110 状态成为过 渡状态，使 R0(1)、R0(2) 置零，即 QDQCQBQ

5、A复位为 0000 状态。六进制异步计数器的置位法 设计由同学们自行完成。(a) 接线图 （b） 波形图图 3.1.2 六进制异步计数器（复位法）2译码显示译码是将二进制代码所表示的特定含义翻译出来的过程，完成译码操作的电路就是译码 器。译码器分两大类，即通用译码器和显示译码器。前者如 3 线-8 线译码器、4 线-16 线译 码器等属于 n 线-2n线译码器的范畴，表示 n 个输入变量有 2n个不同的组合状态，相应有 2n 个输出端供译码输出使用。后者常用于数字仪表、计算机和其它数字系统中，本实验采用的 BCD- 七段译码器即显示译码器中的一种。当需要把测量数据和运算结果用十进制数以 0、1

6、、9 字形直观地显示出来时，就要用译码器和显示器分别完成二-十进制译码和数 字显示。（1）LED 显示器目前数字仪器中广泛采用的是七段显示器件，常见的有 荧光数码管、液晶显示器和发光二极管显示器（也称 LED 显示器） 。LED 显示器的外形图和各段编号如图 3.1.3 所示， “h” 脚控制小数点的发光与否，在多位数显示时有意义。发光二 极管（LED）是由特殊半导体材料（磷化镓、砷化镓等）制 成的二极管，基本特性与普通二极管相同。工作电压是 1.53V，工作电流为几毫安到十几毫安，寿命较长。当外加 正向电压时，能发出清晰的光线，有红、黄、绿等多种颜色。 LED 显示器又分为共阴极式和共阳极式

7、两种，其二极管连接方式如图 3.1.3 LED 显示器的外形图 图 3.1.4 所示。前者各字段接高电平发光；后者各字段接低 电81平发光。（a）共阴极 （b）共阳极图 3.1.4 LED 连接方式（2）BCD-七段译码器本实验选用的 74LS48 是 BCD-七段译码器， 后接共阴极 LED 显示器，其引脚图如图 3.1.5 所示。 其中：工作电压 VCC=5V；D、C、B、A 为四位二 进制数的输入端；ag 为译码输出端；三个控制端 （低电平有效）分别为灯测试输入端、串行消LT 隐输入端、消隐输入端和串行消隐输出端RBIBI 。它们的控制功能如表 3.1.2 所示。RBO图 3.1.5 7

8、4LS48 的引脚图 表 3.1.2 74LS48 的功能表输输 入入输输 出出功功 能能 LTRBIDCBA/BIRBOabcdefg试 灯01/1111111灭 灯0/0000000灭 零100000/00000000译码显示1四位二进制数码1/对应的译码显示字形由表 3.1.2 可知：（1）当灯测试输入端有效而消隐输入端无效时，无论输入LTBI DCBA 的状态如何，输出 ag 全为“1” ，即七段全亮，显示“8”字形。可见，使=0LT 可以检查显示器各发光段能否正常发光。（2）当消隐输入端有效，而其它输入端和控制端为任意态时，输出 ag 全为“0” ，BI 即七段全灭。故消隐输入端也称

9、为灭灯输入端。BI（3）设置串行消隐输入端的目的是将多位数字中不希望显示的“0” （称无效零）RBI 熄灭。当输入 DA 全为“0”时，本应显示“0”字形，但如果此时加入=0 的信号，就RBI 不会显示“0”而为熄灭状态，此时从输出低电平信号，将前（后）位的无效零消隐。RBO 例如电路的读数为 005.010（需六个译码显示器） ，如果采用了正确的灭 0 连接，则千分位、82十位和百位的无效零被消隐，译码显示器将显示 5.01。三、预习要求三、预习要求1复习十进制计数器、译码器和显示器的工作原理。2熟悉实验中计数器、译码器的引线排列和引出端功能。3预习实验内容、方法、步骤以及实验连接图。4熟悉

10、实验仪器的使用方法。5设计一个由 74LS90 构成的 8421 十进制加法计数器，画出外引线连接图和计数顺序 表。6应用复位法或置位法，设计一个由 74LS90 构成的九进制计数器，并画出外引线连接 图和波形图。 四、四、思考题思考题1如何预置 74LS90 的输出 QDQCQBQA=0000 或者 1001？28421 和 5421 的编码方式有何不同？试画出计数顺序表。五、实验仪器和设备五、实验仪器和设备1电子技术电路实验箱 1 个2双踪示波器 1 台六、实验内容及步骤六、实验内容及步骤 1 按预习要求 5 中设计好的电路自行完成外引线连接，并设置各输入电平和控制端电 平，用 74LS9

11、0 完成 8421 十进制加法计数器的功能。（1）计数器输出 QDQCQBQA接发光二极管，CP 接连续脉冲信号（1Hz） 。观察随着 CP 脉冲数目的增加，输出 QDQCQBQA状态的变化。 （2）CP 接连续脉冲（1kHz） ，用示波器观察 QD，QC，QB，QA与 CP 之间的对应波形， 并作波形于图 3.1.6。图 3.1.6 波形图 2按预习要求 6 中设计好的电路自行完成外引线连接，并设置各输入电平和控制端电 平，用 74LS90 完成 8421 九进制加法计数器的功能。（1）计数器输出 QDQCQBQA接发光二极管，CP 接连续脉冲信号（1Hz） 。观察随着 CPQCQBQA83

12、脉冲数目的增加，输出 QDQCQBQA状态的变化。（2）CP 接连续脉冲（1kHz） ，用示波器观察 QD与 CP，QA与 CP 之间的对应波形，并 作波形于图 3.1.6。3按图 3.1.7 所示，构成译码显示电路。（1）按照表 3.1.3 的要求，用电平开关设置译码器控制端和输入端 DA 的输入电平， 观察显示器各字段的亮灭状态，并在表 3.1.3 中填写输出电平值。（2）将 74LS48 的输入端 DA 改接计数器 74LS90 的输出端 QDQA，并将 74LS90 接为 十进制计数器。从 74LS90 的输入 1Hz 连续脉冲，观察计数-译码显示器的工作情况。ACP图 3.1.7 译码显示电路表 3.1.3输输 入入 序号序号 LTRBIDCBA/BIRBo输输 出出 图图 形形101/20/3100000/040000500016001070011801009010110011011011112100013110011/七、七、实验报告要求实验报告要求1总结复位法和置位法设计 M 进制计数器的规律；74LS48 5V 832在表 3.1.3 中画出与输入 DCBA 的变化相对应的各字段发光图形。