计数译码和显示电路.docx

1、计数译码和显示电路实验 计数、译码和显示电路、实验目的：1.掌握二进制加减计数器的工作原理。2.熟悉中规模集成计数器及译码驱动器的逻辑功能和使用方法。、实验准备：1. 计数： 计数是一种最简单、最基本的逻辑运算，计数器的种类繁多，如按计数器中 触发器翻转的次序分类， 可分为同步计数器和异步计数器； 按计数器计数数字的 增减分类，可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器等。由 JK 触发器组成的十进制异步加法计数器如图 3.11.1 所示。L图 3.11.1 目前，各种类型的计数器已有专门的集成电路，例如 CD4017，它是一片十 进制计数 / 分频器，该器件具有 10个译码输出端，每个译码输出

2、通常处于低电平， 且在时钟脉冲由低到高的转换过程中依次进入高电平，每个输出在高电平维持10 个时钟周期中的 1 个时钟周期，输出 10进入低电平后， 进位输出由低转到高， 并能与时钟允许端连成 N 级。表 3.11.1 为其功能表，图是其管脚排列图。表 3.11.1：时钟 时钟允许 复位输出状态LL H L H L L LL L不变不变计数器复位 (Q0=H ，Q1Q9=L)进到下一级不变不变进到下一级Q5 1Q1 27104D0 2 6Q Q QQ7 6Q3 7Vss 8161514131211109VDDCLRCLKCECOUTQ9Q4Q8图 3.11.2另外一种可预计的十进制加减可逆计数

3、器CD4510，用途也非常广，其引脚排列如图 3.11.3 所 示，其中，PE为预计计数使能端， Cin 为进位输入端，P1 P4为预计的输入端， Cout为进位输出端，U /D为 加减控制端， R为复位端， CD4510输入、输出间的 逻辑功能如表所示。表 3.11.2：2. 译码与显示： 十进制计数器的输出经译码后驱动数码管， 可以 显示 09 十个数字， CD4511 是 BCD7 段译码驱动 集成电路，其引脚排列如图 3.11.4 所示。 LT 为试灯 输入，BI 为消隐输入， LE 为锁定允许输入， A、B、 C 、 D 为 BCD 码输入， ag 为七段译码。 CD4511 的逻辑

4、功能如表所示。LED 数码管是常用的数字显示器， 分共阴和共阳 两种， BS112201是共阴的磷化镓数码管，其外形和 内部结构如图 3.11.5 所示。febccome d com c h图 3.11.5表 3.11.3：输入输出LEBILTDCBAabcdefg显示011111118010000000消隐01100001111110000010110000100101101101200111111001301000110011401011011011501100011111601111110000710001111111810011110011901110100000000消隐101111

5、00110111101111、计算机仿真实验内容：1. 计数 10 的电路：(1). 单击电子仿真软件 Multisim7 基本界面左侧左列真实元件工具条“ CMOS ”按钮，从弹出的对话框“ Family ”栏中选“ CMOS_10V ”，再在“ Component” 栏中选取 4093BD 和 4017BD 各一只，如图 3.11.6 所示，将它们 放置在电子平台上。图 3.11.6(2). 单击电子仿真软件 Multisim7 基本界面左侧左列真实元件工具条 “ Source”按钮，从弹出的对话框“ Family”栏中选“ POWER_SOURCES”，再 在“ Component” 栏

6、中选取“ VDD ”和地线，将它们调出放置在电子平台上。(3). 双击“VDD ”图标，将弹出如图 3.11.7所示对话框，将“ Voltage”栏改 成“ 10” V，再点击下方“确定”按钮退出。图 3.11.7(4). 单击电子仿真软件 Multisim7 基本界面左侧真实元件工具条“ DIODE ” 按钮，从弹出的对话框“ Family ”栏中选“ LED ”，再在“ Component” 栏中选 取“ LED_red”红色发光二极管共 10 只，如图 3.11.8所示。将它们调出放置在 电子平台上；其它元件调法不再赘述， 将所有元件调齐并连成仿真电路如图所示。图 3.11.9(5).

7、先将 J1置低电平， 再打开仿真开关， 然后再将 J1置高电平， 观察发光二 极管发光情况，并能解释电路工作原理2. 一位计数、译码和显示电路：(1). 单击电子仿真软件 Multisim7 基本界面左侧左列真实元件工具条 “CMOS”按钮，从弹出的对话框“Family”栏中选“CMOS_5V”，再在“Component” 栏中选取 4510BD 和 4511BD 各一只，如图 3.11.10 所示，将它们放置在电子平 台上。图 3.11.10(2). 单击电子仿真软件 Multisim7 基本界面左侧左列真实元件工具条 “ Indicator ”按钮，如图 3.11.10 所示，从弹出的对话

8、框“ Family ”栏中选 “HEX_DISPLAY ”，再在“ Component” 栏中选取“ SEVEN_SEG_COM_K ”， 如图所示，再点击对话框右上角“ OK ”按钮，将共阴数码管调出放置在电子平 台上。其它元件调法不再赘述。图 3.11.10图 3.11.11(3). 将所有元件调齐并连成仿真电路如图 3.11.12所示图 3.11.12（4）. 打开仿真开关，将 J 1置低电平， J2 置高电平，每次将 J 3从低电平改变成 高电平，观察数码管变化情况；再将 J2 置低电平，重复上述实验，并能解释之。四、实验室操作实验内容：1. 计数 10 的电路：图 3.11.13是用

9、两片数字集成电路 CD4093和 CD4017 组成计数 10 的电路， 其中 CD4093 为含有施密特触发器的四 2 输入与非门。在 THD-1 型（或Dais-2B型）数电实验箱上按图 3.11.13接好电路，开关 K1由低电平扳向高电平，观察计数电路输出端发光二极管的变化情况，并解释之图 3.11.132. 验证译码和显示功能：在 THD-1 型（或 Dais-2B 型）数电实验箱左上方选一片 CD4011 和数码管电 路，将其下方的 D、C、B、A （或 8、4、2、1）四个孔分别接到 4个钮子开关 上，根据表 3.11.3中， D 、 C 、 B 、 A的编码，逐行验证译码和数码管

10、的显示情 况，是否和理论上相符3一位计数、译码和显示电路：（1）. 参阅计数集成电路 CD4510 的管脚排列图 3.11.3（或图和译码驱动集成电 路 CD4511 的管脚排列图或图及共阴数码管脚排列图， 按图接线，组成一位计数、 译码及显示电路。COMR100图 3.11.14(2). 打开实验箱电源开关，先将 CD4510 的R端置“1”(复位)，数码管应显 示“ 0”，再将 R 端置“ 0”。(3). 将CD4510的U / D端置“ 1”， CP端与实验台单次脉冲输出孔相连，每 按一次脉冲按钮，观察数码管的变化。(4). 将CD4510的U / D端置“ 0”， CP端与实验台单次脉

11、冲输出孔相连，每 按一次脉冲按钮，观察数码管的变化，解释上述现象。*3. 设计一个两位计数、译码和显示电路：(1). 利用 THD-1 型(或 Dais-2B 型)数字电路实验箱左上方的译码显示电路， 即 CD4511 与数码管已经接好，只要求用两片 CD4510 设计好计数电路，画出完 整电路图。(2). 根据设计好的电路图在 THD-1 型(或 Dais-2B 型)数字电路实验箱上接好 实验电路。(3). 将 CP端接实验台上连续脉冲 (脉冲频率选 1Hz)输出孔，实现自动加或 减计数、译码和显示。五、实验报告要求：总结整理实验结果，解释计数、译码及显示过程六、实验设备及材料：1. 仿真计算机及 Multisim7 软件。2. THD-1 型（或 Dais-2B 型） 数字电路实验台。3.MF-10 型万用表。4.电子元件： 集成电路： CD4017 一片、 CD4093一片、 CD4510两片、CD4511一片； 共阴 7 段数码管 1 个；100 欧姆、10k 电阻各一个；47uF 电容一个。5.附：集成电路管脚图图 3.11.15