基于集成計數(shù)器的數(shù)字秒表實驗設計

【摘 要】實驗以集成電路數(shù)字計數(shù)器作為基礎器件，以集成與非門作為輔助器件，以七段數(shù)碼管顯示數(shù)字，構(gòu)成數(shù)字秒表，采用數(shù)字開關實現(xiàn)復位、暫停以及繼續(xù)功能。特別有利于學習掌握時序電路設計的知識。

【關鍵詞】集成電路 計數(shù)器 與非門 數(shù)字秒表

以集成電路實現(xiàn)數(shù)字秒表是數(shù)字邏輯電路課程教學中常選做的一項實驗。本實驗設計以集成電路數(shù)字計數(shù)器作為基礎器件，原理清晰，難易程度適中，對學生掌握時序電路知識特別有利。

一、基本原理

實驗中，數(shù)字秒表由兩個集成計數(shù)器74LS161，一個集成與非門74LS00和兩個七段數(shù)碼管組成，如圖1所示。兩個74LS161分別用來作為低位計數(shù)器和高位計數(shù)器，實現(xiàn)00～59的計數(shù)，并用七段數(shù)碼管來顯示。低位和高位計數(shù)器分別實現(xiàn)“0～9”的十進制計數(shù)和“0～5”的六進制計數(shù)。通過清零端實現(xiàn)復位功能，使能端實現(xiàn)暫停和繼續(xù)功能。

二、實現(xiàn)方法

1.數(shù)字秒表基礎功能的實現(xiàn)

低位計數(shù)器和高位計數(shù)器都采用反饋置數(shù)法來分別實現(xiàn)十進制和六進制。低位計數(shù)器為“0～9”的十進制計數(shù)，當其計數(shù)至9，9的二進制為1001，將QA與QD與非反饋給置數(shù)端，從而使輸出端等于輸入端，由于輸入端為0000，從而達到清零的目的，實現(xiàn)十進制循環(huán)計數(shù)；同理，高位計數(shù)器為“0～5”的六進制計數(shù)，當其計數(shù)為5，5的二進制為0101，將QA與QC與非反饋給置數(shù)端，實現(xiàn)六進制循環(huán)計數(shù)。低位與高位芯片串行級聯(lián)實現(xiàn)進位。當?shù)臀恍酒B數(shù)碼管達9，使高位芯片的時鐘端口接入一個時鐘脈沖，實現(xiàn)高位計數(shù)器加一，當?shù)臀挥嫈?shù)器為“0～8”時，高位計時器的時鐘端口無脈沖，從而保持當前數(shù)字。

2.數(shù)字秒表復位，暫停和繼續(xù)功能的實現(xiàn)

清零端為低電平時，即可清零。閉合開關1，將低位和高位計數(shù)器的清零端接低電平，即可實現(xiàn)復位功能。而要實現(xiàn)暫停和繼續(xù)功能，只需將低位計數(shù)器暫停和繼續(xù)即可。當閉合開關2，低位計數(shù)器使能端都為低電平時，計數(shù)器保持，實現(xiàn)暫停功能，相反，當斷開開關2，使能端都接高電平時，即可計數(shù)，從而實現(xiàn)繼續(xù)功能。

三、結(jié)論

本實驗只用到兩個74LS161和一個74LS00，實現(xiàn)原理容易理解，對掌握數(shù)字邏輯中的時序電路設計有直接的幫助作用。

參考文獻

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