六進(jìn)制計(jì)數(shù)器

1、六進(jìn)制計(jì)數(shù)器一 目的和意義：意義：通過課程設(shè)計(jì)鍛煉動(dòng)手能力和思維能力。培養(yǎng)自學(xué)能力和閱讀理解力。目的：增強(qiáng)對所學(xué)知識(shí)的認(rèn)識(shí)，加深電路的理解，使所學(xué)知識(shí)形成一個(gè)串聯(lián)網(wǎng)鞏固知新。擴(kuò)展知識(shí)面。使自己對所學(xué)知識(shí)有一個(gè)總括的把握。二設(shè)計(jì)要求及分析： 1 要求：設(shè)計(jì)一個(gè)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器 2 分析可知： 1）輸入必需是二進(jìn)制數(shù)。 2）用555定時(shí)器來產(chǎn)生1HZ的信號(hào)脈沖，作為CP的輸入信號(hào)。 3）通過48譯碼器把從芯片74LS161過來的信號(hào)轉(zhuǎn)化為七段數(shù)碼管的顯示。 4）使數(shù)碼管從05循環(huán)顯示。三 方案的可行性論證。 脈沖產(chǎn) 控制 譯碼 譯碼 生信號(hào) 電路 電路 顯示四 工作原理： 1 用555定時(shí)器產(chǎn)生1HZ

2、的脈沖信號(hào)作為CP的輸入。1）555定時(shí)器的介紹555定時(shí)器是目前應(yīng)用最多的一種時(shí)基電路，電路功能靈活，使用范圍廣，只要在外部配上幾個(gè)阻容元件，就可以構(gòu)成單穩(wěn)、多諧和施密特電路。因而在定時(shí)、檢測、控制、報(bào)警等方面都有廣泛的應(yīng)用。典型的TTL定時(shí)器有5G555、CMOS定時(shí)器有CC7555、CC7556（雙定時(shí)）。下面以CMOS產(chǎn)品CC7555為例進(jìn)行分析。555定時(shí)器的電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理 圖中為CC7555定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的簡化原理圖。它包括兩個(gè)電壓比較器C1和C2、一個(gè)RS觸發(fā)器、一個(gè)放大管V、三個(gè)5k電阻構(gòu)成的分壓電路和由兩個(gè)反相器構(gòu)成的輸出緩沖級(jí)。R為觸發(fā)器的直接復(fù)位端。 定時(shí)器锝工作

3、主要取決于比較器，比較器的輸出控制RS觸發(fā)器和放電管V的狀態(tài)。當(dāng)加上電源Vdd后，比較器C1的反相輸入端即控制端（CO）的電壓為2Vdd/3；比較器C2的同向輸入端電壓為Vdd/3。當(dāng)閥值輸入端（TH）即比較器C1的同向輸入端相位高與2Vdd/3時(shí)，比較器C1輸出高電平，使RS觸發(fā)器置0，輸出Q=0，而Q/=1使放電管V導(dǎo)通。當(dāng)觸發(fā)輸入端（/TR）即比較器C2的相反輸入端電位低于Vdd/3時(shí)，比較器C2輸出高電平，使RS觸發(fā)器置1，輸出Q=1，而/Q=0使放電管V截止。當(dāng)閥值輸入端TH電位低于2Vdd/3，觸發(fā)輸入端/TR電位高于Vdd/3時(shí)，比較器C1、輸出均為0，即R、S端均為0，輸出維持

4、不變。如果在控制端（CO端）外加一控制電壓，可改變電路的閥值輸入電壓和觸發(fā)輸入電壓。555定時(shí)器的功能如表所示。表1-3 555定時(shí)器功能表輸入輸出THTR（非）R（非）OUT開關(guān)V×>2/3Vdd<2/3Vdd<2/3Vdd×>1/3Vdd>1/3Vdd<1/3Vdd011100原狀態(tài)1接通接通原狀態(tài)斷開2） 在此電路中是用555定時(shí)器構(gòu)成占空比可調(diào)的多諧振蕩器，要輸出1HZ的信號(hào)脈沖，就得使占空比q=50%，就得采用如圖1-2所示的改進(jìn)電路。因?yàn)樵陔娙莸某潆娪诜烹娺^程中R2上的電壓極性相反，所以利用二極管的單向?qū)щ娦允闺娙輿_放電時(shí)間為

5、不同得數(shù)值。 設(shè)R1=R2=10K，滑動(dòng)變阻器Rw=20K，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使得Rw1=Rw2，使輸出的脈沖信號(hào)為1HZ，求電容C1的值。 解：由要求可知周期T=1S 由公式T=T1+T2=0.7（R1+Rw1+R2+Rw2）C1可得 C1=T/0.7（R1+Rw1+R2+Rw2）=36uF 電容充電時(shí)二極管VD1導(dǎo)通、VD2截止，充電時(shí)間為T1=（R1+Rw1）C1ln20.7（R1+Rw1）C1=0.5S而電容放電時(shí)VD1截止、VD2導(dǎo)通，放電時(shí)間為 T2=(R2+Rw2)C1ln20.7(R2+Rw2)C1=0.5S 此時(shí)就輸出占空比q=50%的1HZ信號(hào)脈沖。 圖 1-22用74LS16

6、1來控制六進(jìn)制輸出 1）161系列計(jì)數(shù)器簡介同步四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS161的介紹161是可預(yù)置、可保持同步的四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。161有TTL系列中的54/74161、54/74LS161和54/74/F161以及CMOS系列中的54/74HC161、54/74HCT161等。圖中是161的外引腳排列圖。表中是161的邏輯功能表。其邏輯功能是（1） 清0 當(dāng)清0端Rd=0時(shí)，使計(jì)數(shù)器清0，即使QaQbQcQd=0000。置數(shù) 當(dāng)預(yù)置端Ld=0，而Rd=1時(shí)，在置數(shù)輸入端A、B、C和D預(yù)置某個(gè)外加數(shù)。 （2） 當(dāng)CP上升沿到達(dá)時(shí)，可將數(shù)據(jù)A、B、C、D送到相應(yīng)觸發(fā)器輸入端，使QaQbQcQ

7、d=ABCD，完成置數(shù)功能。（3） 計(jì)數(shù) 當(dāng)Rd=Ld=Ep=Et=1時(shí)，輸入計(jì)數(shù)脈沖CP，電路狀態(tài)二進(jìn)制自然序依次遞增1，直到QdQcQbQa=1111時(shí)，進(jìn)位輸出端RCO輸出高電平進(jìn)位信號(hào)RCO=1。（4） 保持 當(dāng)Rd=Ld=1，同時(shí)使能端Ep或Et中有一個(gè)為0時(shí)，無論有計(jì)數(shù)脈沖CP送入，計(jì)數(shù)器狀態(tài)均不會(huì)發(fā)生變化。利用一片161和一個(gè)非門，就可以構(gòu)成N=16的任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器，利用多片161可以在不增加外部器件的條件下，構(gòu)成同步多級(jí)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。表1-2 同步四位計(jì)數(shù)器74LS161功能表輸入輸出CP Rd非 Ld非 Ep EtA B C D Qa Qb Qc Qd× 0 

8、15; × × × × × × 0 0 0 0 1 0 × × A B C D A B C D× 1 1 0 × × × × × 保持× 1 1 × 0 × × × × 保持 1 1 1 1 × × × × 計(jì)數(shù)2）要想實(shí)現(xiàn)六進(jìn)制計(jì)數(shù)，需在74LS161芯片的12、13腳（輸出）與1腳（Rd非）之間接一個(gè)與非門（如圖1-3所示），當(dāng)控制器有CP信號(hào)輸入時(shí)，芯

9、片就能自動(dòng)判斷輸出信號(hào)是否等于0110，當(dāng)?shù)扔?110時(shí)，管腳Rd（非）就會(huì)自動(dòng)清零，然后信號(hào)就會(huì)從0000開始從新輸入，這就是用反饋清零法來實(shí)現(xiàn)六進(jìn)制計(jì)數(shù)， 圖1-3 3通過48譯碼器把從芯片74LS161過來的信號(hào)轉(zhuǎn)化為七段數(shù)碼管的顯示1）BCD碼七段顯示譯碼器48功能簡介：48主要有TTL系列中74LS48等。LT非為試燈輸入，IBR非稱為滅零輸入，IB非/BR非稱為滅燈輸入/滅零輸出，即該端可作為輸入使用，也可作為輸出使用。這三個(gè)端子采用反碼形式輸入或輸出即“0”為有效電平，“1”為無效電平。它們的用途如下：當(dāng)LT非為0時(shí)，如果七段都完好，應(yīng)該全都亮，此時(shí)，Ib非/Ybr非為輸出工作方

10、式。當(dāng)Ib非為零時(shí)，顯示器的各段均熄滅。Ibr非用來動(dòng)態(tài)滅零，當(dāng)Ibr非為0，LT非為1而A3A2A1A0為0000時(shí)，邏輯運(yùn)算結(jié)果使Ib非/Ybr非為0，相當(dāng)于Ib非Ybr非直接輸入0即滅燈，使數(shù)字0的各段熄滅，即該顯示零而不顯示，此時(shí)Ib非/Ybr非為輸出工作方式，其低電平表示數(shù)字0已熄滅；若A0A3中有1存在，運(yùn)算結(jié)果Ib非/Ybr非為1，不會(huì)滅燈，可顯示非零數(shù)字，可見，在動(dòng)態(tài)顯示過程中，若使Ibr非為0，則不會(huì)顯示0，而其他數(shù)字仍能顯示。利用此功能，可將有效數(shù)字前、后無用的零熄滅，便于讀數(shù)。另外，由真值表可知48的輸入A0A3和輸出ag采用的是原碼形式。數(shù)字或功能輸 入輸 出LT非Ib

11、r非 A3 A2 A1 A0Ib非/Yb非a b c d e f g0123456789101112131415滅燈滅零試燈 1 1 0 0 0 0 1 × 0 0 0 1 1 × 0 0 1 0 1 × 0 0 1 1 1 × 0 1 0 0 1 × 0 1 0 1 1 × 0 1 1 0 1 × 0 1 1 1 1 × 1 0 0 0 1 × 1 0 0 1 1 × 1 0 1 0 1 × 1 0 1 1 1 × 1 1 0 0 1 × 1 1 0 1 1 &#

12、215; 1 1 1 0 1 × 1 1 1 1 1 × × × × × 1 0 0 0 0 0 0 × × × × ×1111111111111111001 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0

13、 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1表1-1 BCD碼七段顯示譯碼器74LS48真值表 2）在如圖1-4所示的電路中要進(jìn)行譯碼，要將LT（非）為1，Ib（非）/Ybr（非）為1，當(dāng)有CP信號(hào)輸入時(shí)，74LS48譯碼器就會(huì)將從74LS161計(jì)數(shù)器輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)碼管的顯示輸出，這就完成了譯碼過程。 圖1-44數(shù)碼管從0-5顯示 1）數(shù)碼官的簡介 數(shù)字顯示器件的種類很多，按發(fā)光物質(zhì)的不同分為半導(dǎo)體（發(fā)光二極管）顯示器、液晶顯示器、熒光

14、顯示器和輝光顯示器等；按組成數(shù)字的方式不同，又可分為分段式顯示器、點(diǎn)陣式顯示器和字形重疊式顯示器等。字形重疊式顯示器是將09十個(gè)字符中的每個(gè)字符都做成一個(gè)完整的字形電極，再將十個(gè)完整的字形重疊放置，作為十個(gè)相互絕緣的電極，另設(shè)一個(gè)公共電極。當(dāng)某一個(gè)電極相對于公共電極加上電壓時(shí)，相應(yīng)的字形發(fā)亮顯示出來，此種顯示器主要是輝光管，其結(jié)構(gòu)可參考有關(guān)資料。2）在此電路中所用到的是共陰極的數(shù)碼管（如圖1-5所示），當(dāng)輸入的信號(hào)為1時(shí)數(shù)碼管顯示，相反當(dāng)輸入信號(hào)為0時(shí)數(shù)碼管不顯示。 圖1-5 五原理圖1電路圖如圖11所示 圖1-12運(yùn)行過程 首先由555定時(shí)器產(chǎn)生1HZ脈沖信號(hào)，將此信號(hào)作為74LS161芯片

15、CP的輸入信號(hào)，當(dāng)在CP信號(hào)上升沿到來時(shí)74LS161芯片就會(huì)自動(dòng)完成加一功能輸出0000-1111這十六個(gè)循環(huán)狀態(tài)，這個(gè)輸出信號(hào)再通過74LS48譯碼器將這個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)化為七段數(shù)碼管的輸出顯示，但以在74LS161芯片的12、13腳（輸出信號(hào)）1腳（Rd非）之間加了一個(gè)與非門，當(dāng)輸出的信號(hào)到0110時(shí)，Rd（非）就會(huì)自動(dòng)由1變?yōu)?，這時(shí)74LS161就完成了清零功能進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)狀態(tài)，這樣就完成了從0-5的六進(jìn)制計(jì)數(shù)功能。六參考文獻(xiàn)：（1） 數(shù)子電路基礎(chǔ)中的計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、譯碼器、七段數(shù)碼顯示器的基本原理和集成芯片功能及引腳功能。（2） 計(jì)算機(jī)基本原理中Word2000的基本知識(shí)和Protel99se中電路原理繪制的基本知識(shí)。 七. 心得 做本次課程設(shè)計(jì)是在考察我們對以前所學(xué)的知識(shí)的掌握情況，怎樣運(yùn)用我所學(xué)的理論知識(shí)去解決一些實(shí)際問題，也是考察我們的動(dòng)手能力。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中我遇到了很多問題，比如：74LS161芯片的功能、74LS48芯片的功能和怎樣用555定時(shí)器來產(chǎn)生1HZ的脈沖信號(hào)