实验3 计数、译码、显示电路的设计(学生)

实验三 计数、译码、显示电路的设计

一、 实验目的

(1) 掌握中规模集成计数器的功能特点及使用方法；

(2) 掌握使用集成计数器构成任意模值进制计数器、分频器的方法； (3) 掌握译码器的原理及使用方法。 (4) 掌握数码显示电路的设计方法

(5) 掌握电子设计软件Multisim的使用方法。 二、 实验设备 (1) 计算机； (2) 数字实验箱； (3) 数字万用表。 三、 预习与思考题

(1) 计数器芯片简介：74LS160、74LS161芯片引脚图如图5-1所示。

图5-1 74LS160、74LS161的引脚图

请查找资料填写下表： 引脚号 1 2 3~6 7 9 10 11~14 15 引脚 功能说明 异步置零（复位）端 时钟信号 输入 工作状态控制端 预制数控制端 工作状态控制端 输出 进位输出端 CLR CLK A~D ENP LOAD ENT QA~QD RCO 数字电路 实验报告册

(2) 译码器74LS47

图5-2 74LS47的引脚图

74LS47是BCD-七段数码管译码器/驱动器，引脚图如图5-2所示。请查找相关引脚资料，填写下表。 引脚号 1、2、6、7 3 4 5 9~15

(3) 七段显示器

七段显示器又称数码管，分为共阳极数码管和共阴极数码管2类。 请参考共阳极数码管结构图（图5-3），画出共阴极数码管的结构图。

引脚 A0~A3 功能说明 输入 灯测试输入 特殊控制端 灭零输入 输出 LT BI/RBO RBI a~b

图5-3 共阳极数码管结构图 共阴极数码管结构图

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(4) 请查阅相关资料，回答以下思考题。

1) 数码管在实际使用当中是否需要接限流电阻？为什么？

2) 最常用的共阳极数码管驱动芯片和共阴极数码管驱动芯片各是哪种型号？并

说明这两类数码管的各自显示原理以及在使用数码管时应注意的事项。 3) 请简要说明74LS160和74LS161功能上的差异，若要实现实验内容（1）（N

进制计数器）选择那一种计数器更方便一些？

四、 原理说明

假定已有M进制计数器，需要的是N进制计数器。这时有M > N和M < N两种情况。 (1) M > N的情况

M进制计数器有M个状态，在计数过程中，若设法跳过M－N个状态，即可得到N进制计数器。通常可用两种方法实现，即反馈置零法（或称复位法）和反馈置数法（或称置位法）。

反馈置零法适用于有清零输入端的集成计数器。对于有异步清零输入端的计数器（如74LS160、74LS161）来讲，其工作原理为：当中规模M计数器从S0状态开始计数，当计数脉冲输入N个脉冲后，M进制计数器处于SN状态。如果利用SN状态译码产生一个置零信号反馈到计数器的异步清零输入端，则计数器立刻返回到S0状态，这样就跳过了M－N个状态，从而实现模值为N的计数器。

由于电路在一进入SN状态后立即被置成S0状态，所以SN状态仅在瞬间出现，在稳定的状态循环中不包括SN状态。

反馈置数法适用于具有预置数功能的集成计数器。对于具有同步预置数功能的计数器（如74LS160、74LS161）而言，在其计数过程中，可以将它输出的任何一个状态通过译码，产生一个预置数控制信号反馈至预置数控制端，在下一个计数信号作用后，计数器就会把预置数输入端D0～D3的状态置入输出端。预置数控制信号消失后，计数器就从被置入的状态开始重新计数。

(2) M < N的情况

由于M进制计数器只有M个状态，所以必须用多片M进制计数器组合起来，才能构

成N进制计数器。构成方法有两种。一种是以并行进位的方式连接构成，一种是以串行进位方式连接构成。 五、 实验内容

(1) 计数芯片160功能测试

CLR L H H LOAD X L L ENP X X X ENT X X X CLK X A X B X B 0 C X C 0 D X D 0 Qa Qb Qc Qd RCO 01 A 10 0 数字电路 实验报告册

H H H H H H H H H H

H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H 01 X 01 X 01 X 01 X 01 X 01 X 01 X 01 X 01 X 01 X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X (2) 用Multisim设计实现自己学号后2位数的计数器（学号<20的，设计20+学号），并

译码、显示出来。画出电路原理图，写出设计过程。

(3) 在实验装置上实现60进制计数器，并译码、显示出来。画出电路原理图，写出设

计过程。

六、 实验报告要求（请在下面的空白页中完成，上面已有的表格除外） (1) 回答预习思考题；

(2) 在实验报告中写出电路设计思路和设计过程。画出仿真原理图和仿真结果。列出元

器件清单。写出实验结果及实验总结。

译码、显示部分参考电路：

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