計數(shù)、譯碼、顯示電路.doc

數(shù)字電子技術(shù)實驗 計數(shù)、譯碼、顯示電路實驗報告 實驗?zāi)康?1掌握集成十進制計數(shù)器、顯示譯碼驅(qū)動器及數(shù)碼管的功能與使用方法。2學(xué)習(xí)譯碼器和共陽極七段顯示器的使用方法。3進一步熟悉用示波器測試計數(shù)器輸出波形的方法。一、 實驗原理 生活中常需要將計數(shù)脈沖值直觀的顯示出來，它的實現(xiàn)一般經(jīng)過了下面幾個步驟，如圖3.7.1方框圖所示。計數(shù)器輸出的用8421BCD碼表示的脈沖個數(shù)信號經(jīng)譯碼器譯碼輸出相應(yīng)的脈沖信號，輸出的脈沖信號通過顯示器顯示出相應(yīng)的數(shù)字。計數(shù)器譯碼器顯示器脈沖信號圖3.7.1 計數(shù)、譯碼、顯示框圖 1計數(shù)器輸入的脈沖數(shù)通過計數(shù)器計數(shù)，并將結(jié)果用8421 BCD碼表示出來，本實驗中采用了一種十進制計數(shù)器74LS160。 以74160為例，通過對集成計數(shù)器功能和應(yīng)用的介紹，幫助讀者提高借助產(chǎn)品手冊上給出的功能表，正確而靈活地運用集成計數(shù)器的能力。 （1）74LS160的功能介紹 74LS160為十進制可預(yù)置同步計數(shù)器，其邏輯符號如圖3.7.2所示，功能表見表3.7.l所示。 表3.7.l 74LS160的功能表輸 入輸 出 CTP CTT CP D0 D1 D3 D4Q0 Q1 Q2 Q3 L L L L L H L d0 d1 d2 d3d0 d1 d2 d3 H H H H 計 數(shù) H H L 保 持 H H L 保 持注意： 計數(shù)器有下列輸入端：異步清零端（低電平有效），時鐘脈沖輸入端CP，同步并行置數(shù)控制（低電平有效），計數(shù)控制端 CTT和 CTp，并行數(shù)據(jù)輸入端 D0D3。它有下列輸出端：四個觸發(fā)器的輸出端Q0Q3，進位輸出CO。 根據(jù)功能表3.7.l，可看出74160具有下列功能： 異步清零功能：若輸入低電平，則不管其他輸入端（包括CP端）如何，實現(xiàn)四個觸發(fā)器全部清零。由于這一清零操作不需要時鐘脈沖CP配合（即不管CP是什么狀態(tài)都行），所以稱為“異步清零”。 同步并行置數(shù)功能：在 =“1”、且=“0”的前提下，在CP上升沿的作用下，觸發(fā)器Q0Q3 分別接收并行數(shù)據(jù)輸入信號D0D3，由于這個置數(shù)操作必須有 CP上升沿配合， 并與CP上升沿同步，所以稱為“同步”的。由于四個觸發(fā)器同時置入，所以稱為“并行”。 同步十進制加計數(shù)功能：在“1”， 圖3.7.2 74LS160邏輯符號“1”的前提下，若計數(shù)控制端CTTCTp=“1”,則對計數(shù)脈沖CP 實現(xiàn)同步十進制加計數(shù)。這里，“同步”二字既表明計數(shù)器是“同步”，而不是“異步”結(jié)構(gòu)，又暗示各觸發(fā)器動作都與CP（上升沿）同步。 保持功能：“1”的前提下，若CTTCTP=“0”， 即兩個計數(shù)器控制端中至少有一個輸入0，則不管CP如何（包括上升沿），計數(shù)器中各觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。 進位輸出：，這表明：進位輸出端通常為0，僅當(dāng)計數(shù)控制端CTT =“1”且計數(shù)器狀態(tài)為9時它才為1。 2譯碼器 以下主要介紹兩種型號。以BCD碼七段譯碼驅(qū)動器為例。74LS47是一個專門用來將輸入的四位8421碼轉(zhuǎn)換為七段碼并驅(qū)動數(shù)碼管BS311101（共陽）的集成片。因為它是輸出低電平有效，故只能驅(qū)動共陽極的數(shù)碼管（譯碼器74LS48是高電平輸出有效，可配用共陰數(shù)碼管）。該芯片四個輸入端A、B、C、D分別接8421碼計數(shù)器的相應(yīng)輸出端（D為最高位）；七個輸出端接共陽七段顯示器的對應(yīng)端以驅(qū)動相應(yīng)段亮；、/、是三個輔助輸入端；當(dāng)輔助輸入端均為高電平時，電路正常顯示。其中是試燈輸入端，當(dāng)=0時，數(shù)碼管顯示“ ”； 為滅燈輸入端，當(dāng)=0時，燈熄滅；為動態(tài)滅零輸入端，當(dāng)=0，=1且DC=BA=0時，顯示器熄滅（即不顯示 ），且輸出=0。必須指出=0只熄滅數(shù)字“0”，而不會熄滅其它數(shù)字，如果要正常顯示“0”字，則應(yīng)使=1。同樣，74LS4是一個專門用來將輸入的四位8421碼轉(zhuǎn)換為七段碼并驅(qū)動數(shù)碼管BS311201（共陰）的集成片。CC4511是一個專門用來將輸入的四位8421碼轉(zhuǎn)換為七段碼并驅(qū)動數(shù)碼管BS311201（共陰）的集成片。本實驗采用CC4511BCD碼鎖存/七段譯碼/驅(qū)動器。驅(qū)動共陰極LED數(shù)碼管，其管腳圖見圖3.7.3所示。 圖3.7.3 CC4511引腳排列 其中A、B、C、DBCD碼輸入端 a、b、c、D、E、f、g譯碼輸出端，輸出“1”有效，用來驅(qū)動共陰級LED數(shù)碼管。測試輸入端，=“0”時，譯碼輸出全為“1”消隱輸入端，=“0”時，譯碼輸出全為“1”LE鎖定端，LE =“1”時譯碼器處于鎖定（保持）狀態(tài)，譯碼輸出保持在LE=“0”時的數(shù)值，LE=“0”為正常譯碼。CC4511內(nèi)接有上拉電阻，故只需在輸出端與數(shù)碼管筆段之間串接限流即可工作。譯碼器還有拒偽碼功能，當(dāng)輸入碼超過“1001”時，輸出全為“0”，數(shù)碼管熄滅。3顯示器 數(shù)字顯示器件有多種不同類型的產(chǎn)品，例如，輝光數(shù)字管、熒光數(shù)字管、液晶數(shù)字管、發(fā)光二極管數(shù)字管等。但因七段發(fā)光二極管數(shù)字管具有字形清晰美觀、驅(qū)動簡便、信息安排方便。供電電源低、價格低廉等優(yōu)點，因而得到廣泛應(yīng)用。目前常用的是七段數(shù)碼管（若加小數(shù)點D.P.，則為八段），它由七個半導(dǎo)體二極管（LED）組成。當(dāng)所有LED的陽極連在一起作為公共端時，為共陽數(shù)碼管；當(dāng)所有LED的陰級連在一起時，則為共陰數(shù)碼管（BS311201）。使用中切不可混淆。 七段發(fā)光二極管數(shù)字管由七段條狀發(fā)光二極管排成字形顯示數(shù)字。當(dāng)給相應(yīng)的某些線段加一定的驅(qū)動電流或電壓時，這些段就發(fā)光，從而顯示相應(yīng)的數(shù)字。為了鑒別輸入情況，當(dāng)輸入碼大于9時，七段顯示仍顯示一定圖案。七段發(fā)光二極管顯示器有共陽、共陰兩種連接形式。其內(nèi)部發(fā)光二極管的連接圖分別如圖3.7.4所示。為限制各發(fā)光二極管的電流，可在它們的公共極上串聯(lián)一只240的限流電阻。數(shù)碼管的字形圖見圖3.7.5。 （a）共陽極連接 （b）共陰極連接 圖3.7.4 圖3.7.5 七段數(shù)碼管顯示筆段對于共陽數(shù)碼管，其公共陽極接高電平，af相應(yīng)端（二極管陰極）接低電平，便顯示相應(yīng)數(shù)字。例如，若af均接低電平，g接高電平，則除Dg外，其余二極管均導(dǎo)通發(fā)光，因而顯示 ，同理，對共陰數(shù)碼管，將公共陰極接低電平，af相應(yīng)端接高電平，g接低電平，顯示同樣數(shù)字。三、實驗儀器 1數(shù)字邏輯實驗箱 一臺 2雙蹤示波器 一臺 3數(shù)字萬用表 一塊 4集成電路若干四、實驗任務(wù)及步驟 1測試計數(shù)器74LS160的邏輯功能異步清零功能： =“0”，觀察輸出端Q3 Q0的變化。數(shù)據(jù)置入：令=“0”，=“1”，將輸出端Q0Q3接到數(shù)字實驗箱上發(fā)光二極管，輸入端D0D3端接到數(shù)字實驗箱數(shù)據(jù)開關(guān)，置入不同電平，觀察并記錄LED的顯示狀態(tài)，填入表3.7.2。 表 3.7.2 74LS160的功能測試表輸 入輸 出顯示字型D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q00 0 0 000 0 0 110 0 1 020 0 1 130 1 0 040 1 0 150 1 1 060 1 1 171 0 0 081 0 0 19保持：令=“1”，CTP=“0”或CTT=“0”時，改變輸入端D0D3為任意值（“0”或“1”），輸出端Q0Q3應(yīng)如何變化？與D0D3的狀態(tài)是否無關(guān)？加計數(shù)：令= CTP= CTT=“1”時，CP接至1Hz方波脈沖，觀察輸出端Q0Q3如何計數(shù)？將上述結(jié)果整理列表，總結(jié)計數(shù)器74LS160的邏輯功能。 將中的CP端接至10KHz方波脈沖，用示波器將分別觀察并記錄加法計數(shù)的輸出端Q0Q3的波形（要求不少于10個周期）。 2實現(xiàn)一個十進制設(shè)計電路：將計數(shù)脈沖個數(shù)用一位顯示器顯示出來（用一片74LS160、一片CC4511、一片數(shù)碼管實現(xiàn)）。設(shè)計電路如圖3.7.6所示。 圖 3.7.6 10進制計數(shù)、譯碼、顯示電路實驗步驟： 按設(shè)計的電路圖接好實際電路，接通電源。 用點動脈沖在CP端逐個輸入脈沖，觀察數(shù)碼管顯示的字形。并記錄顯示的十個數(shù)字字形，記錄表3.7.2中。在CP端接入脈沖發(fā)生器（1Hz左右），記錄數(shù)碼管顯示字形的變化。并用萬用表測量進位端CO電位（每當(dāng)計數(shù)器數(shù)字跳到9時，應(yīng)有一個進位脈沖輸出）。五、實驗數(shù)據(jù)記錄六、實驗總結(jié) 1數(shù)碼管是否正常，該部分接線是否正確，可用