实验五---计数、译码及显示综合实验.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,实验五 计数、译码和显示综合实验,一、实验目的,1,、熟悉集成计数器的逻辑功能及其使用方法；,2,、掌握由集成计数器构成任意进制计数器的设计方法；,3,、熟悉译码驱动器和,7,段,LED,数码显示器的使用方法，提高综合实验的技能。,二、实验内容与要求,1,、验证,4,位同步二进制加法计数器,74LS161,的逻辑功能；,2,、测试验证驱动共阳极数码管的,BCD-,七段译码器,/,驱动器,7447,的逻辑功能；,3,、用与非门和,74LS161,设计一个,60,进制计数器,。,要求写出,60,进制计数器地详细设计过程，逻辑图在,60,进制计数器的基础上加进译码显示电路，并通过实验验证。,三、实验报告要求,1,、根据各题的题意，列出相应功能表或真值表，对于功能验证的部分要写出测试条件和,测试步骤；对于设计部分，要写出详细地设计过程。,2,、将各测试结果填入自画的表格中。,3,、写出实验总结，主要是电路调试及故障排除方面的经验和教训。,五、实验原理,4,位同步二进制加法计数器,74LS161,的逻辑功能的验证。,74LS161,的逻辑电路图见教材,P282,图,6.3.13,，引脚图和逻辑符号如下图（,a,）、（,b,）所示。,D,0,D,1,D,2,D,3,CLK,ET,EP,Q,0,Q,1,Q,2Q,3,C,LD,R,D,74LS161,（,b,）,(a),四、实验仪器与器材,1,、仪器：数字实验台、三用表,2,、器材：,74LS20,（二,-4,输入与非门）、,74LS04,（反相器）、,7447,译码驱动器,2,片和七段数码管,2,片等。,测试方法与步骤如下：,在实验台上找到芯片 在实验台上找到芯片,74LS161,，接通电源,UCC=+5V,和地线。将,EP,、,ET,、,D0D3,、,LD,和,RD,分别接到电平开关上，以便输入高低电平。将,CLK,接到脉动开关上，,Q0Q3,和,C,接到发光二极管上，然后按以下测试步骤分别加入各种输入信号，观察发光二极管的变化情况，并将结果填入自制的功能表中。,（,2,）在实验台上找到芯片,74LS161,，接通电源,UCC=+5V,和地线。将,EP,、,ET,、,D0D3,、,LD,和,RD,分别接到电平开关上，以便输入高低电平。将,CLK,接到脉动开关上，,Q0Q3,和,C,接到发光二极管上，然后按以下测试步骤分别加入各种输入信号，观察发光二极管,的变化情况，并将结果填入自制的功能表中。,（,3,）功能测试,置零功能测试：,RD=0,分别拨动,EP,、,ET,、,D0D3,、,LD,和,CLK,的相应开关，观察,Q0Q3,所接发光二极管的变化情况，并将结果填入自制的功能表中。,预置数功能测试：,RD=1,、,LD=0,、,D0D3,接入相应的数据，时钟信号,CLK,通过脉动开关加入，然后拨动,EP,、,ET,的相应开关，看其输出变化情况，并将结果填入自制的功能表中。,保持功能测试：,RD=1,、,LD=1,，,EP=0,、,ET=1,或,EP=1,、,ET=0,然后加时钟或不加时钟，以及改变,D0D3,的输入数据，看其输出变化情况，并将结果填入自制的功能表中。,计数功能测试：,RD=1,、,LD=1,、,EP=1,、,ET=1,，并加入时钟信号，即用手,CLK,脉动开关，看其输出变化情况，并将结果填入自制的功能表中。,2,、译码器,/,驱动器,7447,的功能测试。,译码器,/,驱动器,7447,的逻辑功能和,7448,相似，不同的就在于,7448,是用来驱动共阴极数码管,的，而,7447,是用来驱动共阳极数码管的，所以,7447,输出为低电平有效。,7448,的逻辑电路,可参考教材,P184,图,4.3.16BCD-,七段显示译码器,7447,的逻辑图，引脚图见附录，其逻辑符,号如图,5,5,9,所示。测试方法与步骤如下：,图,5,5,9 7447,的逻辑符号,LT RBI,7447,BI/RBO,A,0,A,1,A,2,A,3,Y,a,Y,b,Y,c,Y,d,Y,e,Y,f,Y,g,功能测试,在实验台上找到芯片,7447,，接通电源,UCC=+5V,和地线。将,A0,、,A1,、,A2,、,A3,分别接到电平,S0,、,S1,、,S2,、,S3,开关上，以便输入高低电平信号。将,Ya,、,Yb,、,Yc,、,Yd,、,Ye,、,Yf,、,Yg,接七段数码管的对应引脚。将,LT,接到电平开,关,S,上，将,BI,接到电平开关,R,上。,试灯输入测试：将,LT,置成低电平时，不论,A0,、,A1,、,A2,、,A3,输入状态如何，显示器应显示,“,8,”,字。将结果填入自制,7447,功能表的相应栏中。,灭灯输入测试：在不试灯（即,LT=1,）时，将灭灯输入,BI,置成低电平（即灭灯输入有效），无论,A0,、,A1,、,A2,、,A3,输入状态如何，显示器应全灭。将结果填入自制,7447,功能表的相应栏中。,灭零功能测试：将,LT,置成,1,，,RBI,置成,0,，,BI,接发光二极管，,A0 A1A2A3=0000,，显示器应全灭。将结果填入自制,7447,功能表的相应栏中。,计数输入测试：当,LT=1,、,BI=1,时，由,A0,、,A1,、,A2,、,A3,四个置数开关送入二进制码，记下显示器的对应字形填入表,5,5,6,的相应栏中。,功能或十进制数,输 入,BI/RBO,输出显示,字形,LT,RBI,A,0,A,1,A,2,A,3,试灯,L,X,X X X X,H,8,灭灯,H,X,X X X X,L,（输入）,不显示,灭零,H,L,0 0 0 0,L,（输出）,不显示0,H,H,0 0 0 0,H,（输出）,显示“,0”,1,H,H,0 0 0 1,H,显示“,1”,2,H,H,0 0 1 0,H,3,4,5,6,表,3,6 7447,测试功能表,设计要求：用,74LS161,和与非门设计一个,“,12,翻,1,”,小时计数器，并在数码管上显,示出来。,3,、用集成计数器设计任意进制计数器举例,给定器材：,74LS00,（,4,2,输入与非门）、,74LS161,、,74LS47,（,48,）、共阳（阴）极数,码管等。,题目分析与电路结构设计,题目要求用,74LS161,和与非门设计一个,“,12,翻,1,”,小时计数器，并在数码管上显示出来。显然，电路应包括一个由,74LS161,构成的一个,8421BCD,输出的,“,12,翻,1,”,计数器和两位译码器、显示三部分组成，其结构框图如图,5,5,10,所示。,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,计数器十位,译码器,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,计数器个位,译码器,计数脉冲,图,5,3,10“12,翻,1”,计数、译码和显示框图,画状态转换图或列计数器状态转换表,。,用,74LS161,设计“,12,翻,1”,计数器,题目要求除了,“,12,翻,1,”,计数外，还要进行数码显示，又显示译码驱动器指定用,74LS47(,或,48),，它的输入为,8421BCD,码，所以计数器的计数状态亦应为,8421BCD,码。因此，可画状态转换图如图,5,3,11,所示。,00000,00001,00010,00011,00100,00101,00110,00111,01000,01001,10000,100011,10010,图,5,3,11“12,翻,1”,状态转换图,Q,10,Q,03,Q,02,Q,01,Q,00,/10,/01,由状态转换图可知，,“,12,翻,1,”,计数需要两片,161,来实现，且计数状态要发生两,跳越：一是计数器计数到,9,，即个位计数状态为,Q03Q02 Q01 Q00,1001,后跳到,0000,，同时向高位进位使,Q10,1,；二是计数器计到,12(10010),后要跳到,1,（,00001,）。由此可见个位计数器就是将,74LS161,用反馈的方式接成一个,10,进制计,数器。可利用计数到（,1010,）时通过异步清零端,Cr,清零，即,Cr,（,Q03,Q01,）,。其个位向十位的进位信号应有,9,（,1001,）产生，即采用并行进位时十位,计数器,74LS161,的使能端,S1S0=(Q03Q00),，采用串行进位时十位的时钟为,CP10=(Q03Q00),。,“,12,翻,1,”,可采用整体置数法来实现，当计数到,12,（,10010,）后，将电路置成（,00001,），即个位和十位均采用置数端,LD,让个,位计数器置成,0001,状态，十位计数器置成,0000,状态，所以有,LD,=(Q10Q01),。,计数电路的复位信号、置位信号及其进位信号的确定。,画出计数器电路图。,“,12,翻,1,”,计数器电路图如图,5,3,12,所示。,Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,D C B A,S1,S0,C,r,LD,161(1),Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,D C B A,S1,S0,C,r,LD,161(2),&,&,1,&,1,1,CP,1,图,5,3,12“12,翻,1”,计数器电路,译码和显示电路,首先要确定,LED,数码管的型号，看其是共阴极的还是共阳极的，然后再选择相应的译码驱动器。共阴极数码管要选用共阴极译码驱动器（如7448,）；共阳极数码管要选用共阳极译码驱动器（如,7447,）。接着就是要查数码管电流驱动范围和译码驱动器的输出电流，看二者是否匹配。如果译码驱动器的驱动电流太小，不足以点亮数码管，则还需在数码管输出端接上拉（或下拉）电阻。最后就是查看引脚分布情况，以便正确连接。,完整的“,12,翻,1”,计数器、译码和显示电路图如图,5,3,13,所示。,Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,D C B A,S1,S0,C,r,LD,161(1),Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,D C B A,S1,S0,C,r,LD,161(2),&,&,1,&,1,1,CP,1,7448(2),7448(1),数码管,数码管,5V,LT,LT,RBI,RBI,D C B A,D C B A,a bc de f g,a bc d e fg,图,5,3,13 “12,翻,1”,小时计数、译码和显示电路,