实验3指导书计数译码显示电路的设计

实验3计数、译码、显示电路的设计预习内容阅读《电工电子实验教程》第6.4节中触发器及时序逻辑电路的内容。预习实验的内容，自拟实验步骤和数据表格，完成理论设计，画出原理电路，选择所用元件名称、数量，熟悉元件引脚，手写预习报告。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进制计数器的方法。3．了解并掌握译码器的原理及使用方法。4．了解并掌握数码显示电路的设计方法。5．学习电子仿真软件的基本使用方法。二、知识要点1．计数器芯片简介：74LS160、74LS161概述：计数器是一个用以实现计数功能的时序部件。它不仅可用来计脉冲数，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。按材料来分有TTL型及CMOS型，按工作方式来分有同步计数器和异步计数器。根据计数制的不同分为二进制计数器、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等。图4-1a74LS160引脚图图4-1b74LS161引脚图请查找资料填写下表：引脚号引脚功能说明1CLR2CLK3~6A~D7ENP9LOAD10ENT11~14QA~QD15RCO2．计数器使用的2种常用方法：置数法和清零法。（1）清零法：利用清零端CLR’构成电路。若需要实现0～8（即0000～1000）循环计数的功能，当计数输出为Q3Q2Q1Q0=1001时,通过反馈逻辑使CLR’=0，强制计数器输出清零，由于Q3Q2Q1Q0=0101状态只是瞬间出现，故可实现0000～1000循环计数的效果。但是也正是由于Q3Q2Q1Q0=0101状态只是瞬间出现，在一些应用中会导致电路工作不可靠，因此很少采用。（2）置数法：利用预置数端LOAD’构成电路。若需要实现0～8（即0000～1000）循环计数的功能，把计数器输入端D0D1D2D3预接一个数据，如Q3Q2Q1Q0=0000。当计数器计到1000时，通过反馈逻辑使LOAD’=0，则当下一个脉冲到来时，计数器输出端会置数为Q0Q1Q2Q3=0000，实现题目要求。3．译码器HCF4511BEHCF4511BE是BCD/7段数码管译码器/驱动器，请查找相关引脚资料，填写下表。图4-2HCF4511BE引脚图4．七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。图4-3共阳极数码管结构图三、实验内容1．N进制计数译码显示电路的仿真设计进一步学习EDA软件QuartusII的使用方法，使用QuartusII设计一个N进制计数、译码、显示电路，并进行仿真，实现0～N-1循环计数功能。引脚号引脚功能说明7、1、2、6A～D3LT4BL5LE/STROBE9~15a～g说明：N为本人在班里序号与10之和，如：序号为3的同学应设计0~12循环的电路。实验内容1中参考图仅包含计数及显示电路，译码部分电路请查阅教材等参考资料。要求画出电路图、分析原理及写出测试结果（状态转换图或测试表格）。画出设计电路并完成仿真。2．N进制计数译码显示电路的实现按自己所设计电路连接实际电路，测试电路结果，要求可以实现数码管从0到N-1循环计数。观察并记录测试结果。（状态转换图或测试表格）四、实验要求要求按实验内容自行设计电路，并完成电路仿真。在实验装置中完成N进制计数器的连接和测试，测试方法及记录表格自行设计。五、思考题1．参考共阳极数码管结构图，画出共阴极数码管的结构图。2．数码管在实际使用当中是否需要接限流电阻？为什么？3．查阅数据手册简单说明74LS47、74LS48与HCF4511BE芯片的区别。六、报告要求1．写出设计思路和设计过程。2．画出设计电路图3．记录实验测试结果。4．列出元器件清单。5．回答思考题。6．进行实验总结。