實驗五 計數、譯碼、顯示電路一、實驗目的掌握中規模集成計數器74LS161及七段譯碼器CD4511的邏輯功能，掌握共陰極七段顯示器的使用方法，熟悉用示波器測試計數器輸出波形的方法。二、實驗原理計數、譯碼、顯示電路是由計數器、譯碼器和顯示器三部分電路組成的邏輯電路。下面分別加以介紹。.計數器：計數器是一種中規模集成電路，其種類有很多。如果按照觸發器翻轉的次序分類，可分為同步計數器和異步計數器兩種；如果按照計數數字的增減可分為加法計數器、減法計數器和可逆計數器三種；如果按照計數器進位規律又可分為二進制計數器、十進制計數器、可編程N進制計數器等多種。 斗常用計數器均有典型產品，不須自皿己設計，只要合理選用即可。A本實驗選用四位二進制同步計數器74LS161做計數器，該計數器外加適當的反饋電路可以構成十六進制以內的任意進制計數器。圖5-1是它的邏輯E圖。這個電路除了具有二進制加法計數功能外，還具有預置數、清零、保持的功能。圖中LD是預置數控制端，D、C、匚B、A是預置數據輸入端，R~是清零端，EP、ET是計數器使能控制端，RCO是進位信號輸出端，它的主要功能有：①異步清零功能 0CF圖5T74L￡1E的避崗電路若%=0（輸出低電平），則輸出Q圖5T74L￡1E的避崗電路QCQBQA=0000,除EP、ET信號外，與其它輸入信號無關，也不需要CP脈沖的配合，所以稱為“異步清零”。②同步并行置數功能在q=1,且LD=0的條件下，當CP上升沿到來后，觸發器QdQcQbQa同時接收D、C、B、A輸入端的并行數據。由于數據進入計數器需要CP脈沖的作用，所以稱為“同步置數”，由于4個觸發器同時置入，又稱為“并行”。③保持功能在RD=1,LD=1的條件下，EP、ET兩個使能端只要有一個低電平，計數器將處于數據保持狀態，與CP及D、C、B、A輸入無關。④計數功能在R=1、LD=1、EP=1、ET=1的條件下，計數器對CP端輸入脈沖進行計數，計數方D式為二進制加法，狀態變化在QdQcQbQa=0000?1111間循環。74LS161的功能表詳見表5-1所示。數器，狀態變化在qdqcqbqa=0000?1001間循環。用反饋的方法構成十進制計數器一般有兩種形式，即和反饋置數法。反饋置零法是利用清除端《構成，即：當QdQcQbQa=1010(十進制數10)時，通過反饋線強制計數器清零，如圖5-2(a)所示。由于該電路會出現瞬間1010狀態，會引起譯碼電路的誤動作，因此很少被采用。反饋置數法是利用預置數端LD構成，把計數器輸入端D1D2D2D3全部接地，當計數器

計到1001（十進制數9）時，利用QdQa反饋線使預置端LD=0,則當第十個CP到來時，計數器輸出端等于輸入端電平，即：QD=QC=QB=QA=0，這樣可以克服反饋置零法的缺點。利用預置端LD構成的計數器電路如圖5-2（b）所示。圖5-2用74LS161構成十注制計數器圖5-2用74LS161構成十注制計數器Q）反饋置零快由）反饋置數法以上介紹的是一片計數器工作的情況。在實際應用中，往往需要用多片計數器構成多>cpQiQbQcQd1DABCDFT ECOEF ML乳61ABCDIT KOEtML5161 1位計數器。下面介紹計數器的級聯方法，級聯可分串行進位和并行進位兩種。二位十進制串行進位計數器的級聯電路如圖5-3所示，其缺點是速度較慢。二位十進制并行進位（也稱超前進位）計數器的級聯電路如圖5-4所示，后者的進位速度比前者大大提高。^5-3串行進位式二位十進制訐■數器十位個位前進位）計數器的級聯電路如圖5-4所示，后者的進位速度比前者大大提高。^5-3串行進位式二位十進制訐■數器十位個位74LS16174LS161.譯碼器：這里所說的譯碼器是將二進制碼譯成十進制數字符的器件。實驗中選用的CD4511是一個BCD碼七段譯碼器，并兼有驅動功能，內部沒有限流電阻，與數碼管相連接時，需要在每段輸出接上限流電阻，見圖5-5（a）所示。表5-2是CD4511功能表。.顯示器：顯示器采用七段發光二極管顯示器，它可直接顯示出譯碼器輸出的十進制數。七段發光顯示器有共陽接法和共陰接法兩種：共陽接法就是把發光二極管的陽極都接在一個公共點（+5V）,配套的譯碼器為74LS46,74LS47等；共陰接法則相反，它是把發光二極管的陰極都連在一起（接地），配套的譯碼器為CD4511,74LS48等。七段顯示器的外引線排列圖如圖5-5（b）所示。〔冷評資器 Cb）顯示器圖15憚碼器不皿示器

表5-2CD4511功能表十進制輸入BI輸出字或功能LELTDCBAabcdefg型001000011111110：：11010001101100001201001011101101EI113010011111110011401010010110011￡1501010111011011j11II16010110100111111701011111110000801100011111111901100111111011消隱X1XXXX00000000鎖定11XXXX1鎖定在上一個LE=0時r11燈測試X0XXXXX1111111三、實驗內容.測試74LS161的邏輯功能（計數、清除、置數、使能及進位等。CP選用手動單次脈沖或1Hz正方波。輸出接發光二極管LED顯示。.按圖5-6組裝十進制計數器，并接入譯碼顯示電路。時鐘選擇1Hz正方波。觀察電路的自動計數、譯碼、顯示過程。.（選做）將1Hz方波改為1kHz方波，用示波器分別測十進制計數器Qd、Qc、Qb、Qa

的輸出波形以及CP的波形，比較它們的時序關系。.（選做）設計并組裝六十進制計數器。要求當十位計數器數字為0時，顯示器無顯示。四、實驗儀器四、.電路實驗箱.數字萬用表；示波器；.計數器：74LS161X2譯碼器：CD4511X2四2輸入與非門74LS00X11kQ電阻X14圖5-6作進制彷數厘碼/顯示電路五、實驗要求五、.畫出十進制計數、譯碼、顯示電路中各集成芯片之間的連接圖。.畫出十進制計數器CP、Qa、Qb、QC、Qd的五個波形的波形圖，標出周期，并比較它們的相位關系。1.畫出計數器輸出的狀態圖。六、預習要求與思考題.復習計數、譯碼和顯示電路的工作原理。.預習中規模集成計數器74LS161邏輯功能及使用方法。.進一步了解CD4511譯碼器和共陰極七段顯示器的工作原理和使用方法。.繪出十進制計數、譯碼、顯示電路中各集成芯片之間的連線圖。.用示波器觀察CP、Qd?Qa波形時，要想使所有波形符合時序關系，應選擇什么觸發方式如果你選用外觸發方式，那么應取哪個信號作為外觸發信號七、注意事項.為了防止干擾，集成電路不用的輸入端不許懸空，必須做適當的處理。.檢查顯示器各段好壞時，可與譯碼器C