数字电子技术实验指导书2009

来。

给定器材：74LS00（4－2输入与非门）、74LS161、74LS47（48）、共阳（阴）极数码管等。

⑴ 题目分析与电路结构设计

题目要求用74LS161和与非门设计一个“12翻1”小时计数器，并在数码管上显示出来。显然，电路应包括一个由74LS161构成的一个8421BCD输出的“12翻1”计数器和两位译码器、显示三部分组成，其结构框图如图5－3－10所示。

译码器 译码器

Q3 Q2 Q1 Q0 Q3 Q2 Q1 Q0

计数器十位 计数器个位 计数脉冲

图5－3－10 “12翻1”计数、译码和显示框图

⑵ 用74LS161设计“12翻1”计数器 ① 画状态转换图或列计数器状态转换表。 题目要求除了“12翻1”计数外，还要进行数码显示，又显示译码驱动器指定用74LS47(或48)，它的输入为8421BCD码，所以计数器的计数状态亦应为8421BCD码。因此，可画状态转换图如图5－3－11所示。

00000 /10 10010 00001 00010 0001100100 00101 00110 Q10Q03Q02 Q01 Q00 /01 1000110000 01001 01000 00111 图5－3 －11“12翻1”状态转换图

② 计数电路的复位信号、置位信号及其进位信号的确定。 由状态转换图可知，“12翻1”计数需要两片161来实现，且计数状态要发生两次跳越：一是计数器计数到9，即个位计数状态为Q03Q02 Q01 Q00＝1001后跳到0000，同时向高位进位使Q10＝1；二是计数器计到12 (10010)后要跳到1 （00001）。由此可见个位计数器就是将74LS161用反馈的方式接成一个10进制计数器。可利用计数到（1010）时通过异步清零端Cr’,清零，即Cr’,＝（Q03 Q01）’。其个位向十位的进位信号应有9（1001）产生，即采用并行进位时十位计数器74LS161的使能端S1S0=( Q03Q00)’’，采用串行进位时十位的时钟为CP10=( Q03Q00)’’。 “12翻1”可采用整体置数法来实现，当计数到12（10010）后，将电

路置成（00001），即个位和十位均采用置数端LD’,让个位计数器置成0001状态，十位计数器置成0000状态，所以有LD’=(Q10Q01)’。

③ 画出计数器电路图。

“12翻1”计数器电路图如图5－3－12所示。

1 & & & QD QC QB QA QD QC QB QA 1 Cr’ Cr’

LD’ 161(2) LD’ S1 S1 161(1)

D C B A D C B A S0 S0 1 1

CP

图5－3－12 “12翻1”计数器电路

⑶ 译码和显示电路

首先要确定LED数码管的型号，看其是共阴极的还是共阳极的，然后再选择相应的译码驱动器。共阴极数码管要选用共阴极译码驱动器（如7448）；共阳极数码管要选用共阳极译码驱动器（如7447）。接着就是要查数码管电流驱动范围和译码驱动器的输出电流，看二者是否匹配。如果译码驱动器的驱动电流太小，不足以点亮数码管，则还需在数码管输出端接上拉（或下拉）电阻。最后就是查看引脚分布情况，以便正确连接。

完整的“12翻1”计数器、译码和显示电路图如图5－3－13所示。

数码管 数码管 ＋5V

abcdefg abcdefg RBI’ RBI’ 7448(1) 7448(2) LT’ LT’ D C B A D C B A

1 & & & QD QC QB QA QD QC QB QA 1 Cr’ Cr’ LD’ 161(2) LD’ S1 S1 161(1) D C B A D C B A S0 S0 1 1

CP

图5－3－13 “12翻1”小时计数、译码和显示电路

三、实验内容与要求

1、验证4位同步二进制加法计数器74LS161的逻辑功能；

2、测试验证驱动共阳极数码管的BCD-七段译码器/驱动器7447的逻辑功能； 2、用与非门和74LS161设计一个60进制计数器。

要求写出60进制计数器地详细设计过程，逻辑图在60进制计数器的基础上加进译码显示电路，并通过实验验证。

四、预习要求及思考题

1、复习显示译码、集成计数器的工作原理及用集成计数器设计任意进制计数器的原理和方法等相关内容；

2、仔细阅读实验题目要求和步骤，着实弄懂其原理，真正做到实验时胸中有数；

3、对于设计部分，实验前作好理论设计，即对要求设计的题目要列出真值表、写出逻辑表达式、画出逻辑图及芯片连接图等。

五、实验报告要求

1、根据各题的题意，列出相应功能表或真值表，对于功能验证的部分要写出测试条件和测试步骤；对于设计部分，要写出详细地设计过程。

2、将各测试结果填入自画的表格中。

3、写出实验总结，主要是电路调试及故障排除方面的经验和教训。

六、实验仪器与器材

1、仪器：数字实验台、三用表。 2、器材：74LS20（二-4输入与非门）、74LS04（反相器）、7447译码驱动器2片和七段数码管2片等。

实验六 555定时器及其应用

一、实验目的

1、了解555定时器的结构和工作原理；

2、学习用555定时器组成几种常用的应用电路；

3、掌握几种常用应用电路的相关参数的计算和测量方法。

二、实验原理

1、555定时器引脚排列如图5－4－1所示，各引脚功能如下： 1脚——（GND）接地端

2脚——（TR'）触发输入端，低电平有效 3脚——（OUT）输出端

VCC DIS TH CO 4脚——（R’）复位端（不用时接VCC）

5脚——（CO）电压控制端，不用时常在此脚与地之间 8 7 6 5 接一0.01μF补偿电容

6脚——（TH）阈值端，高电平触发 7脚——（DIS）放电端 8脚——（VCC）电源端

555定时器 1 2 3 4 GND TR’ OUT R’ 图5－4－1 555引脚

2、555定时器的功能

⑴复位：R'=0时，电路复位，输出为0；

⑵高触发电平：在2脚TR’的电压大于1/3VCC的前提下，当阈值端TH＞2/3VCC时，内部放电管导通，输出OUT为0；

⑶低触发电平：在6脚TH的电压小于2/3VCC的前提下，当TR’（2脚）电压小于1/3VCC时，内部放电管截止，输出OUT为1；

⑷状态维持原状：在6脚TH的电压小于2/3VCC，又2脚TR’的电压大于1/3VCC时，电路状态维持原状。

555定时器的几种功能状态用表描述如表5－4－1所示。 表5－4－1 555定时器的功能状态表 TR’（2脚） X ＞1/3VCC ＞1/3VCC ＜1/3VCC ＜1/3VCC

TH(6脚) X ＞2/3VCC ＜2/3VCC ＜2/3VCC ＞2/3VCC R'（脚） 0 1 1 1 1 DIS（7脚） OUT(3脚) 导通 导通 不变 截止 0 0 不变 1 *不允许此种输入组合