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6位十进制技术显示器


6 位十进制技术显示器
摘要:本文为完成六位十进制计数显示电路设计的完整过程,该电路是一种具备锁存复位清零功能 的显示电路。具有结构简单,易于理解的特点 关键词:计数 锁存 复位 74HC4511 74LS160 74373 7400 7408

1 引言
随着大规模集成电路的发展,数字技术显示技术也在不断的更新替换。然而,一些 计数器的计数范围不够广,功能不太完善。在一些要求计数显示的场合需要较宽的计数 范围,有时也需要一些专用的功能键。六位十进制显示器是一种能直接用数字显示范围 且计数范围为 0-999999 的脉冲计数仪表,通过技术显示器将输入脉冲信号转换为对等 的四位 BCD 码,再进入译码器将其转换为其位二进制数,最后经过驱动电路输入到七 , 段式数字显示器显示十进制数。

2 总体设计方案
本设计用 74LS160 芯片完成计数译码功能,74373 芯片完成锁存功能,将他们分 别作为输入端接入 74HC4511 七段显示器完成显示功能。通过 7400 与 7408 连成的电 路控制复位清零的功能。 2.1 设计思路:本设计用六块 74LS160 来实现 0-999999 计数功能,三片 74373 芯片完 成锁存功能。将他们作为输入接入 12 块 74HC4511 芯片完成显示功能,由 6 块 7400 的与非门和 6 块 7408 的与门控制 74LS160 芯片的 PE 端完成电路的复位清零功能。 2.2 总体设计框架图。该电路输入脉冲先进入计数电路然后再进入锁存电路。计数与锁 。 存电路分别接七段显示器完成电路功能(图 1)

七段显示器

七段显示器

输入脉冲

计数电路

锁存电路

图1
3 设计原理分析
1

3.1.1 计数器所用元器件 74LS160 本设计计数器所用芯片为 74LS160(图 2) 。该芯片 P0-P3 可以预置数,CP 端为 脉冲接入端并由 O0-O3 完成输出 (上升沿有效) /MR 为异步清除输出端 。 (低电平有效) , CEP 和 CET 为技术控制端,/PE 为同步并行置入控制端(低电平有效)可以完成置数 清零功能,在本设计中/PE 端接由 O3 和 O0 组成的与非门电路与一个一端接高电平的 开关组成的与门电路,在该电路完成置数清零时由 TC(进位输出端)端产生一个脉冲 进入下一个 74LS160 芯片完成计数功能。本芯片功能表为表 1。

/MR L H H H H

/PE X L H H H

图2 表1 CET X X H X L

CEP X X H L X

异步清零 置数清零 计数 保持 保持

3.1.2 计数电路工作原理 本设计为六位十进制计数显示器,计数部分用 74LS160 实现(计数电路部分如图 3) ,脉冲信号首先进入 74LS160 的 CLK 端,其 Q0 和 Q3 端接入 74LS00 后与一个一 段接高电平的开关相连接入 74LS08 后接入 74LS160 的 PE 端, 74LS160 计数到 1001 当 使该芯片置数清零并在 TC 端产生一个人脉冲到下一个 74LS160 的 CLK 端如此循环完 成 0-999999 的计数功能。

2

VCC 74HC4511 J4 3 4 5 6 7 10 2 9 1 P0 P1 P2 P3 CEP CET CLK PE MR 74LS160 Y2B 4 6 5 74LS00 YU1D 12 11 13 k 74LS08 Q0 Q1 Q2 Q3 TC 14 13 12 11 15

74LS160

数数输输

74373

k10

图3

计数器局部

3.2 译码器显示电路及工作原理
3.2.1 译码显示电路所用元器件 译码显示电路所用原件为 74HC4511(图 4)七段显示译码器当输入 8421BCD 码 时,高电平有效,用以驱动共阴极显示器。当输入为 1010-1111 六个状态时,输出权威 低电平,显示器无显示。该集成显示译码器设有三个辅助控制端 LE(灯测试输入),/BL (灭灯输入)/LT(锁存是能输入) ,用以增强器件功能。但因本设计已有锁存器,/LT 接高电平。

图4

3

74HC4511 的功能表
表2 十进制 数或功 能 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 输入 LE L L L L L L L L L L /BL H H H H H H H H H H /LT H H H H H H H H H H D3 L L L L L L L L H H D2 L L L L H H H H L L D1 L L H H L L H H L L D0 L H L H L H L H L H a H L H H L H L H H H b H H H H H L L H H H c H H L H H H H H H H 输出 d H L H H L H H L H H e H L H L L L H L H L f H L L L H H H L H H g L L H H H H H L H H 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 字形

10 11 12 13 14 15 灯测试 灭灯 锁存

L L L L L L X X H

H H H H H H X L H

H H H H H H L H H

H H H H H H X X X

L L H H H H X X X

H H L L H H X X X

L H L H L H X X X 表2

L L L L L L H L

L L L L L L H L

L L L L L L H L *

L L L L L L H L

L L L L L L

L L L L L L

L L L L L L

H H H L L L

熄 灭 熄 灭 熄 灭 熄 灭 熄 灭 熄 灭 8 熄 灭 *

3.2.2 译码显示电路工作原理 在本设计中所有 74HC4511 七段显示译码器/LT 和/BL 直接接高电平, 端接低电 LE 平 ABCD 端分别接 74LS160 的 Q0-Q3 或者 74373 的 Q1-Q4 或 Q5-Q8(图 5)完成接 收信号功能并由七段显示器直接显示。

4

VCC

DS12 74HC4511 LT BL LE

D3

D2

D1

数数数数

D0

5

图5

3.3 锁存电路的工作原理分析
3.3.1 锁存电路所用原件 锁存电路所用原件为 74373 芯片(图 6) 。该芯片有 20 个管脚,为 8 输入 8 输 出锁存器其中 D0-D7 为数据输入端,O0-O7 为数据输出端可以用来驱动负载或总线。 OE 为三态允许输入端(低电平有效) 。当 OE 为低电平时,O0-O7 为正常逻辑状态, 可以用来驱动负载或总线。当 OE 为高电平时,O0-O7 呈高阻态,即不驱动总线也不驱 动负载,但内部的逻辑操作不受影响。LE 为锁存允许端。,

图6 在接入电路时 74373 的 D0-D7 与 74LS160 连接完成数据输入,O0-O7 与 74HC4511 连接完成数据输出。LE 和/OE 各连接一个一端接高电平的开关(图 7) 用 。 以控制芯片的数据锁存和输入输出。

5

图2

4 总结与体会
此六位十进制计数器的设计简单易懂。 主要有计数电路, 译码显示电路, 锁存电路。 数字计数器是我们平时的实验中经常使用的,本设计主要是为了增加计数器范围。虽然 在学识数电, 这些只是我们都有涉猎, 但是没有应用到实践中去, 只是停留在理论阶段。 实习给了我这次实践的机会,是我随学的理论得到了应用,同时也巩固了所学的理论知 识,通过这次实习,我也发现了自己的许多不足,理论学习知识不扎实。平时也很少付 诸实践,特别是平时很少接触芯片方面的知识,导致我在这次实践中遇到了各种难题。 通过一个星期的努力,重于完成了这次设计。因为知识的欠缺以及准备不充分,设计的 电路过于繁杂。这一切都是我认识到理论和实践的差别。许多知识我们不但要单纯的理 论分析,还要付诸实践。只有在实践中才能将已经学会的知识记得更加牢固和运用的更 加熟练。通过这次实践,不单我对课本的理解更加深刻,在芯片查找,软件运用方面的 知识也有很大程度的提升。最后感谢老师和同学们给了我这次学习实践的机会。

参考文献
[1]康光华.电子技术基础数字部分[M]第五版.北京,高等教育出版社。2006.149~152 [2]渠云田,电工电子技术[M]第二版第六分册.北京,高等教育出版社。2008.193~195 [3]及力,Protel DXP 2004 SP2 使用设计教程[M],北京,电子工业出版社。2009. [4]何西才,常用集成电路简明速查手册[M],北京,国防工业出版社。2006.1~3

附录
6

7


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