实验三 十进制计数译码及显示电路
3.1 实验目的
1.了解十进制计数器的逻辑功能和使用。 2.学习译码器和共阴极七段显示器的使用方法。 3.熟悉组成计数、译码、显示电路的方法。 4.初步掌握分析和排除数字电路故障的一般方法。 3.2 实验设备
1.74LS160； 2.74LS90； 3.74LS48； 4. LG5012。
3.3 基础知识要点及参考电路
计数器是一个用以实现计数功能的时序部件。它不仅可用作计脉冲数，还常用作数字系统的定时、分频和数字运算的逻辑功能。
计数器种类很多，按材料可分为TTL型及CMOS型；按各触发器翻转的次序，可分为同步计数器和异步计数器；根据计数制的不同，可分为二进制计数器、十进制计数器和N进制计数器；根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器；还有可预置数和可编程功能计数器等。目前，无论是TTL还是CMOS集成电路，都有品种较齐全的中规模集成计数器。使用者只要借助于器件手册提供的功能表和工作波形图以及引出端的排列，就能正确地运用这些器件。
1. 74LS160外引线排列及功能
同步十进制计数器74LS160芯片内有4个D型触发器，单时钟脉冲输入，上升沿触发，输出采用8421码。它具有清除、送数、计数和保持功能，并且本级设有进位信号输出，可用作快速计数及几位串级计数时的进位输出。该芯片为DIP-16封装，图3.1为该芯片外引线排列图及功能，其中8脚是数字电路地GND；16脚是正电源端UCC，标准工作电压是UCC= +5V；1脚是置“0”端Cr；2脚是时钟脉冲信号控制端CP；3、4、5、6脚分别是计数器数据输入端A、B、C、D；7、10脚分别是封锁预置数端S1、S2；9脚是使能端
LD；11、12、13、14脚分别是计数器计数结果输出端QD、QC、QB、QA；15脚是进位信号输入端QCC。
图3.2为其组成的同步十进制计数器电路。
Vcc=5V74LS160VC16CQC15CQA14QB13QC12QD11S210LD9ABCDR4R3R2R1360Ω360Ω360Ω360Ω74LS1601C2CP3A4B5C6D7S18GND LED4LED3LED2LED1图6.6.2 同步十进制计数器电路 11
图6.6.1 74LS160图图图图图图图
图3.1 74LS160外引线排列及功能 图3.2 同步十进制计数器电路
2.74LS90外引线排列及功能
异步计数器74LS90采用8421码，双时钟脉冲输入，下降沿触发的二—五—十进制计数器，并具有可直接置“0”、置“9”功能。该芯片为DIP-14封装，如图3.3所示。其中7脚是数字电路地GND；14脚是正电源UCC，标准工作电压是UCC=+5V；1、3脚分别是置“9”端S9(1)、S9(2)；2、6脚是空脚；4、5、8、9脚分别计数器输出端QC、QB、QD、QA；10、11脚分别是时钟脉冲输入端CPA、CPB；12、13脚分别是置“0”端R0(1)、R0(2)。
图3.4为其组成的异步十进制计数器电路。
141312111098CP2CP11143710512Vcc=+5VQAQBQCQD74LS90981174LS901CP22R13R24N5VCC6S17S2图3.3 74LS90外引线排列及功能 图3.4 异步十进制计数器电路
图6.6.8 74LS90图图图图图图图
图6.6.9 LS90图
3.数码显示电路
常见的数码显示器有半导体数码管(LED)和液晶显示器两种（LCD）。其中LED又分为共阴极和共阳极两种类型。半导体数码管和液晶显示器都可以用TTL或CMOS集成电路驱动。
七段数码管内部由8个发光二极管组成，包含7个各段划和一个小数点，位置排成8形。8个发光二极管的连接电路有共阴接法和共阳接法两种。共阳接法就是把所有发光二极管的阳极都接在一起，形成一个由高电平驱动的公共端COM，各管的阴极由低电平有效的段码信号a～g控制。共阴接法则相反，它的公共端COM是所有发光二极管的阴极，由低电平驱动，而各段发光二极管的阳极由高电平驱动。各段发光二极管正向导通时发光，导通电压UD约为2V，导通电流ID约为3～5mA，电流太大可能会损坏器件。所以，使用时必须根据所加信号的幅度选择限流电阻。 4.七段显示译码器74LS48
七段显示译码器74LS48的外引线排列参阅图3.4。74LS48的输出是高电平有效，可以直接驱动LED。D3、D2、Dl、D0为四位二进制码输入；a、b、c、d、e、f、g的输出分别驱动7段数码管的a、b、c、d、e、f和g段。译码驱动器有3个使能端．灯测试输入LT、动态灭零输入RBI、静态灭灯输入BI／动态灭零输出RBO(管脚功能复用)。
当LT接低电平时，译码器各段输出低电平，数码管7段全亮．因此可利用此端输入低电平对数码管的好坏进行判别测试。
RBI是动态灭零输入使能端，当LT = 1，RBI = 0时，如果输入数码D3D2D1D0 = 0000，译码器各段输出均为低电平，数码管不显示数字(但输入其他数码，数码管仍显示)，并且灭零输出RBO为0。因此，可以利用RBI端，可对无意义的零进行消隐。
BI是静态灭灯输入使能端，它与灭零输出RBO共用一个管脚。当BI = 0．不论D3D2D1D0为何状态，
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译码器各段输出均为低电平，显示器各段均不亮，利用BI可对数码管进行熄灭或工作控制。
RBO是动态灭零输出端，当RBI = 0、LT = 1、D3D2D1D0 = 0000时，RBO = 0(即BI／RB0为输出端)，表示译码器处于灭零状态。RBO端的这个功能设置主要用于多个译码器级联时，对无意义的零消隐。其他情况下，RBO输出状态均为l。74LS48的功能表详见表3.1，其驱动电路如图3.4所示。
表3.1 74LS48功能表
十进制功 能 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 消隐 脉冲消隐 灯测试 输入 LT 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 -- 1 0 RBI 1 -- -- -- -- -- --- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 0 -- D 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 -- 0 -- C 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 -- 0 -- B 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 -- 0 -- A 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 -- 0 -- BI/ RBO 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 输出 a 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 b 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 c 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 d 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 e 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 f 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 g 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 字型 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 暗 暗 暗 8
74LS47是驱动共阳极数码管的译码驱动器，功能与74LS48的功能相似。74LS47的输出是低电平有效，可以直接驱动LED，即输出为1时，对应LED字段点亮：输出为0时，对应字段熄灭。 3.4 实验内容及要求
1.测试74LSl60的计数功能
(1)按图3.2所示，将74LS160在实验电路插件板绝缘槽的两侧合适的位置上插好，接线中8脚接数字电路地；16脚UCC接+5V；11、12、13、14脚输出端分别外接电阻R1、R2、R3、R4和发光二极管LED1、LED2、LED3、LED4串联后接地；2脚接数字脉冲信号；3、4、5、6脚接逻辑电平输入信号；1、7、9、10脚接逻辑电平控制信号；15脚进位信号输出。
(2)通电以前，重新检查电路连接是否正确，若无误后接通电源。 (3)按表3.1所示，测量十进制计数器的电路功能
1)清零：计数器清零时，只要1脚清零端为低电平“0”，不管其它脚为何种状态，此时计数器输出为零。
2)置数：1脚清零端为高电平“1”，9脚使能端为低电平“0”，当2脚时钟脉冲上升沿到来时，计数器输出结果与输入数据相同 。
3)保持：1脚清零端为高电平“1”，9脚使能端为高电平“1”，只要7、10脚中有一个为低电平“0”，
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那么，计数器输出保持原态。
4)计数：1脚清零端为高电平“1”，9脚使能端为高电平“1”，7、10脚封锁预置数端为高电平“1”，计数脉冲由2脚输入，观察计数器输出端11、12、13、14脚外接发光二极管显示状态，发光二极管亮为数字“1”，不亮为数字“0”。将测试结果记入表3.2。
表3.2 74LSl60逻辑功能表
项目 输 入 或 控 制 2脚 1脚 CP 清零 置数 保持 计数 × ↑ × ↑ RD 0 1 1 1 9脚 LD × 0 1 1 7脚 S1 × × 0 × 1 10脚 3脚 S2 × × × 0 1 A 4脚 B 5脚 C × C × × 6脚 D × D × × 输 出 11脚 12脚 13脚 14脚 QD 0 D QC 0 C QB 0 B QA 0 A × × A × × B × × 原态 加1计数
表3.3 74LSl60十进制计数测试
CP 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 QD QC QB QA
2.测试74LS90的计数功能
(1)按图3.4所示，将74LS90在实验电路插件板绝缘槽的两侧合适的位置上插好，接线中7脚接数字电路地；14脚UCC接+5V；4、5、8、9脚输出端分别外接电阻R1、R2、R3、R4和发光二极管LED1、LED2、LED3、LED4串联后接地；9、11脚短接；10脚时钟脉冲控制端接计数脉冲信号；1、3、12、13脚接低电平“0”或数字电路地；2、6脚为空脚。
(2)通电以前，重新检查电路连接是否正确，若无误后接通电源。 (3)参考表3.1和3.2，测量并记录十进制计数器的逻辑功能和计数功能。 3.两位十进制计数器
做一个两位十进制计数器（要求从1显示到99），用两位译码显示电路显示的电路，接线图如图3.5
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所示。
GND1/2LS5012(1)2g 2f 2e 2d 2c 2b 2a21/2LS5012(2)1g 1f 1e 1d 1c 1b 1aGND1VccVcc74LS24874LS248VccVcc74LS29074LS290CP1
图3.5 两位十进制计数器接线图
3.5 实验报告要求 1.预习报告的要求
实验名称、实验内容、试验线路、电路元件和电源的参数、相应测量数据的表格。 2.讨论并完成下面工作：
(1)整理实验结果，写出实验报告。
(2)根据所观察的波形，说明对分频概念的理解。
(3)结合实验，总结计数器清零、预置数及计数功能的实现。并简述计数器异步清零和同步预置数的功能。
(4)如何实现2位十进制数的显示?
(5)上述数码显示器为共阴极，如果为共阳极显示器，应如何连接电路? (6)怎样检测共阴极七段字形显示器的好坏?可以用+5 V的电压直接测量吗?
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