实验六 计数、译码、显示综合实验
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一、实验目的
1、熟悉中规模集成电路计数器的功能及应用。 2、熟悉中规模集成电路译码器的功能及应用。 3、熟悉LED数码管及显示电路的工作原理。 4、学会综合测试的方法。
二、实验仪器及设备
1. 试验箱、万用表、示波器。 2. 74LS160，74LS48，74LS20
三、实验原理
对于计数规模小的计数器我们使用集成触发器来设计计数器，但是如果计数器的规模达到十六个以上（如六十进制）时，如果还是用集成触发器来设计的话，电路就比较复杂了。在这种情况下，我们可以用集成计数器来构成任意进制计数器。利用集成计数器的清零端和置数端实现归零，从而构成按自然态序进行计数的N进制计数器的方法。
1.用同步清零端或置数端置零或置数构成N进制计数器
步骤如下：
1) 写出SN-1的二进制代码。
2) 求归零逻辑，即求同步清零端或置数控制信号的逻辑表达式。 3) 画连线图
2.用异步清零端或置数端置零或置数构成N进制计数器
步骤如下
1) 写成状态SN的二进制代码。
2) 求归零逻辑，即求异步清零端或置数控制端信号的逻辑表达式。 3) 画连线图
在集成计数器中，清零、置数均采用同步方式的有74LS163；均采用异步方式的有74LS193、74LS197、74LS192；清零采用异步方式、置数采用同步方式的有74LS161、74LS160；有的只具有异步清零功能，如CC4520、74LS190、74LS191；74LS90则具有异步清零和异步置数功能。
四、实验内容
1、用集成计数器74LS160分别组成8421码十进制和六进制计数器，然后连接成一个60进制计数器（6进制为高位、10进制为低位）。使用试验箱上的LED译码显示电路显示（注意高低顺序及最高位的处理）。用函数发生器的低频连续脉冲（调节频率为1-2HZ）作为计数器的计数脉冲，通过数码管观察计数、译码、显示电路的功能是否正确。
分析：采用两个74LS160的输出分别作为六十进制的个位和十位的输出。六
进制为高位，十进制为低位，合起来为六十。实现此，需一下几点要求。
（1） 个位输出不断从0-9循环，即74LS160输出从0000-1001循环，又因
为74LS160为异步清零，因此74LS160在输出为1010时进行清零，可将Q3Q2Q1Q0接入其清零端；
（2） 十位在个位达到9，再计数一次变为0时，自动进一；同时该74LS160
输出从0-5循环，其清零处理同个位；
模拟电路图：
十进制计数器时序图：（从下到上依次为Q3Q2Q1Q0CP）
六进制计数器时序图：（从下到上依次为Q3Q2Q1Q0CP）
实验中数码管显示：
实验中，数码管从00到59循环显示，可将函数发生器产生的连续脉冲频率
调高，能更快观察整个计数循环过程。
2、设计一个时间计数器，具有分钟和秒计时功能的计数器。
模拟电路图如下：（从上到下一次为分钟的十位、个位，秒钟的十位、个位）
本设计通过4个74LS160分别组成2个十进制和2个六进制计数器，然后每个十进制计数器和六进制计数器组成一个六十进制计数器，2个六十进制计数器通过进位连接，组成具有分钟和秒钟的计数器。
六、实验心得
本实验采用异步清零，需要注意清零条件。LED译码显示采用的是单个数码管，操作较为简单。实验中，发现任意位进制计数器在设计过程上有着类似之处，只要懂得方法，就能较为容易设计出所需进制计数器。同时，虽然实验中只是用了74LS160计数器，但还有许多种类的计数器，我们在使用这些计数器时，要认真阅读使用手册，了解其为清零、置数等的工作方式。
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