Multisim数电仿真计数译码和显示电路.docx

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Multisim数电仿真计数译码和显示电路

计数、译码和显示电路

1.实验目的:

1・掌握二进制加减计•数器的工作原理。

2.熟悉中规模集成讣数器及译码驱动器的逻辑功能和使用方法。

2.实验准备:

1.计数：

计数是一种最简单、最基本的逻辑运算，计数器的种类繁多，如按计数器中触发器翻转的次序分类，可分为同步计数器和异步计数器;按讣数器讣数数字的增减分类，可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器等。

由丿K触发器组成的十进制异步加法计数器如图3.11.1所示。

1

图3.11.1

LI前，各种类型的计数器已有专门的集成电路，例如CD4017,它是一片十进制讣数/分频器，该器件具有I0个译码输出端，每个译码输出通常处于低电平,且在时钟脉冲山低到高的转换过程中依次进入高电平，每个输出在高电平维持10个时钟周期中的1个时钟周期，输出10进入低电平后，进位输岀由低转到髙,并能与时钟允许端连成N级。

表3・11」为其功能表，图3.11.2是其管脚排列图。

表3.11.1:

时钟时钟允许复位

输出状态

LXL

不变

XHL

不变

XXH

计数器复位（Q产H,二厶）

tLL

进到下一级

\XL

不变

XtL

不变

X\L

进到下一级

56

23

16

15

14

13

12

11

10

一\D（）

一CLR

-CLK

■CE

一COLT

图3.11.2

8

另外一种可预计的十进制加减可逆计数器CD45I0,用途也非常广，其引脚排列如图3.11.3所示，其中，Pg为预计计数使能端，C,”为进位输入端，1—

5—片~人为预计的输入端，心为进位输出端，U/D为器二加减控制端,R为复位端，CD4510输入、输出间的逻15—辑功能如表3.11.2所示。

4二

表3.11.2:

12—

13一

3—

CIN

U/D

Pe

R

工作状态

1

X

0

0

停止计数

0

1

0

0

加法计数

0

0

0

0

减法计数

X

X

1

0

预置数

X

X

X

1

复位

PeCinRU/DCP

PiP2

P3P4

8〔

图3.11.3

2•译码与显示：

十进制计数器的输出经译码后驱动数码管，可以显示0~9十个数字,CD4511是BCD〜7段译码驱动集成电路，其引脚排列如图3.11.4所示。

ZT为试灯输入，B1为消隐输入，厶E为锁定允许输入，A、B、

7

1

2

6

3

4

5

A

Vdd

a

B

b

C

c

D

d

LT

e

Bl

f

LE

Vss

g

16

—13

——12

——11

——10

——9

——15

——14

C、D为BCD码输入,a~g为七段译码°CD4511的逻辑功能如表3.11・3所示。

LED数码管是常用的数字显示器，分共阴和共阳两种,BS1122O1是共阴的磷化稼数码管，其外形和内部结构如图3.11.5所示。

图3.11.5

表3.11.3:

输入

输出

LE

BI

LT

D

C

B

A

a

b

c

d

e

f

g

显示

X

X

0

X

X

X

X

1

1

1

1

1

1

1

8

X

0

1

X

X

X

X

0

0

0

0

0

0

0

消隐

0

1

1

0

1

2

3

4

5

6

7

1

1

0

1

1

1

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

消隐

1

0

1

1

1

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

三、计算机仿真实验内容:

1.计数10的电路：

（1）.单击电子仿真软件Multisim7基本界面左侧左列真实元件工具条“CMOSn按钮，从弹出的对话框“Family”栏中选“CMOS_10V”，再在“ComPonent栏中选取4093BD和4017BD各一只，如图3.11.6所示，将它们放置在电子平台上。

图3.11.6

（2）.单击电子仿真软件Multisim7基本界面左侧左列真实元件工具条“Source”按钮，从弹出的对话框“Fami1y”栏中选“POWERSOURCES”,再在“Composent"栏中选取“VDD”和地线，将它们调出放置在电子平台上。

（3）.双击“VDD”图标，将弹出如图3.1I.7所示对话框，将“Voltage”栏改成“10”V,再点击下方“确定”按钮退出。

S3―取消|Info|帮助

图3.11.7

（4）

.单击电子仿真软件Multisim7基本界面左侧真实元件工具条“DIODE”按钮，从弹出的对话框“Fami1y”栏中选“LED”，再在“Component”栏中选取“LED_red”红色发光二极管共10只，如图3.11.8所示。

将它们调岀放置在电子平台上；其它元件调法不再赘述，将所有元件调齐并连成仿真电路如图3.11.9所

3.11.8

图3.11.9

（5）.先将人置低电平，再打开仿真开关，然后再将人置高电平，观察发光二极管发光情况，并能解释电路丄作原理。

2.—位计数、译码和显示电路：

（1）.单击电子仿真软件Multisim7基本界面左侧左列真实元件工具条“CMOS”按钮，从弹出的对话框“Family”栏中选“CMOS_5V”，再在“Component”栏中选取451OBD和4511BD各一只，如图3.11.10所示，将它们放置在电子平台上。

图3.11.10

（2）.单击电子仿真软件Multisim7基本界面左侧左列真实元件工具条“Indicator”按钮，如图3.11.10所示，从弹出的对话框“Fami1y”栏中选“HEX_DISPLAYS再在“Component”栏中选取“SEVENSEG_COM_K”，如图3.11.11所示，再点击对话框右上角“0K”按钮，将共阴数码管调出放置在电子平台上。

其它元件调法不再赘述。

as

migK.

叫.

Indicator

图3.11.10

□回冈

SelectaCoaponent

Symbol（DIH）

匡|Indicators

Master▼|

Component:

@VOLTMETER

a■cd■ra

i.min

固AMMETER

ri

..“

FROBE

fflodel...

MB

Function：

H电Lp

VIRTUAL_LAfi1P

HEXDISPLAY

7SEGWEIITDISPLAY,COMMONCATHODE

ModelMaziuf.VID：

（?

exieric\SE¥ENSEGCOI

BARGRAPH

Footprint

图3.11•11

（3）・将所有元件调齐并连成仿真电路如图3.11.12所示。

U1

-cz-

CP•

i*cTt-r

“D/U・

-L2

13

•・•4510BD_5V•・

UZ

L-ErPEBLI:

Lr

&A•

•OA

DB•

•OB

DC•

•oe

DD•

•CD

・・・

•OE

・・・

•OF

・・・

•OG

4&11BDSU

W1

U9

ABCDEFC

R丄

舁0血飞萨

图3.11.12

（4）.打开仿真开关，将人置低电平，丿2置高电平，每次将人从低电平改变成高电平，观察数码管变化情况；再将厶置低电平，重复上述实验,并能解释之。

4.实验室操作实验内容：

1.计数10的电路：

图3.11.13是用两片数字集成电路CD4093和CD4017组成计•数10的电路，其中CD4093为含有施密特触发器的四2输入与非门。

在THD-1型（或Dais-2B型）数电实验箱上按图3・11・13接好电路，开

关乞山低电平扳向高电平，观察计数电路输出端发光二极管的变化情况，并解释之。

r

R2

5K1

CD4093

C

47UF

16

3

2

14

4

7

10

1

5

1

6

13

9

15

11

8

12

Q4

Q5

艸囲了Q6

»|【」"Q7怦」5Q8"AC

制gwQ9

VCC=5V

R1

IOK

1热3^

2

CD401

图3・11•13

2-验证译码和显示功能：

在TilD-1型（或Dais・2B型）数电实验箱左上方选一片CD4011和数码管电路，将其下方的D、C、3、A（或8、4、2、1）四个孔分别接到4个钮子开关上，根据表3.11.3中,D、C、B、A的编码，逐行验证译码和数码管的显示情况，是否和理论上相符？

3•—位计数、译码和显示电路：

（1）.参阅计数集成电路CD4510的管脚排列图3.11.3（或图3.11.15）和译码驱动集成电路CD4511的管脚排列图3・11・4（或ffl3.ll.15）及共阴数码管脚排列图3.11.5,按图3.11.14接线，组成一位计数、译码及显示电路。

图3.11.14

（2）.打开实验箱电源开关，先将CD4510的端置“1”（复位）擞码管应显示“0”，再将端置“0”。

（3）.将CD4510的U/D端置“ISCP端与实验台单次脉冲输出孔相连,每按一次脉冲按钮，观察数码管的变化。

（4）.将CD4510的U/D端置“0”端与实验台单次脉冲输出孔相连,每按一次脉冲按钮，观察数码管的变化，解释上述现象。

*3.设计一个两位计数、译码和显示电路：

（1）.利用THDJ型（或Dais—2B型）数字电路实验箱左上方的译码显示电路，即CD4511与数码管已经接好,只要求用两片CD4510设计好计数电路,画出完整电路图。

（2）•根据设计好的电路图在THD-1型（或Dais-2B型）数字电路实验箱上接好实验电路。

（3）.将CP端接实验台上连续脉冲（脉冲频率选1Hz）输出孔，实现自动加或减计数、译码和显示。

五、实验报告要求：

总结整理实验结果，解释计数、译码及显示过程。

六、实验设备及材料：

1.仿真计算机及Muitisim7软件。

2.THD-1型（或Dais-2B型）数字电路实验台。

3.MF-10型万用表。

4・电子元件：

集成电路:

CD4017—片•、CD4093—片、CD4510

两片、CD4511一片；

共阴7段数码管1个；

100欧姆、5.1k.10k电阻各一个；

47uF电容一个。

5.附：

集成电路管脚图

Vnn3A3B3Q4Q4A4B

冋冋冋Fl冋Fl冋

LJLJUULILJ□

1AIBIQ2Q2A2BVss

15