实验五 计数、译码和显示综合实验

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。D0D1D2D3CLKETEPQ0Q1Q2Q3

CLD’RD’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：

⑴在实验台上找到芯片⑴在实验台上找到芯片74LS161，接通电源UCC=+5V和地线。将EP、ET、D0~D3、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，Q0~Q3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、D0~D3、

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，Q0~Q3

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、D0~D3、LD’和CLK的相应开关，观察Q0~Q3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、D0~D3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D0~D3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5－5－97447的逻辑符号

LTRBI

7447BI/RBO

A0A1A2A3

YaYbYcYdYeYfYg⑵功能测试

⑴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，A0A1A2A3=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LTRBIA0A1A2A3试灯LXXXXXH8灭灯HXXXXXL（输入）不显示灭零HL0000L（输出）不显示0HH0000H（输出）显示“0”1HH0001H显示“1”2HH0010H3456…

表５－3－67447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。⑴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。Q3Q2Q1Q0计数器十位

译码器Q3Q2Q1Q0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①画状态转换图或列计数器状态转换表。⑵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。0000000001

0001000011

0010000101

001100011101000010011000010001110010

图5－3－11“12翻1”状态转换图Q10Q03Q02Q01Q00/10/01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Q03Q02Q01Q00＝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’,＝（Q03Q01）’。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)’。②计数电路的复位信号、置位信号及其进位信号的确定。

③画出计数器电路图。

“12翻1”计数器电路图如图5－3－12所示。

QDQCQBQADCBAS1S0Cr’LD’161(1)QDQCQBQADCBAS1S0Cr’LD’161(2)&&1&11CP1

图5－3－12“12翻1”计数器电路⑶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。QDQCQBQADCBAS1S0Cr’LD’161(1)QD