单按键计数器和数码管显示电路

单按键计数器和数码管显示电路

一实验设计要求（A题）

项目编号 B

项目名称单按键计数器和数码管显示电路

项目组数 35

每组人数 5

项目开始时间 2012-11-26 9:33:00

项目截至时间 2013-3-8 9:33:00

截至报名时间： 2012-12-28 17:00:00

开设实验室基础实验室3

项目要求利用按键产生单次时钟，通过标准计数器电路实现模10的计数，产生相应的编码，，将该数值通过译码器输出到集成译码电路上显示数码0—9。

该译码器需自行设计实现。

用集成译码电路的“DP”段作为电源上电指示。

计数器有复位清零按键。

集成译码电路采用共阳极结构，如下图：

可以参考教材中计数器的设计原理、数码管的基本电路，在此基础上，自行设计按键、LED显示等，实现多位数码管显示。

评分标准：

（1）按照功能要求，自行设计译码器电路、电源指示、按键和数码管显示电路等。

（2）设计简洁、功能完整、安装整洁、使用安全、测试方便。

（3）优先选用本教材所涉及的集成电路。

（4）团队分工合作情况。

考核知识点：

(1) 逻辑设计和分析，卡诺图化简、集成电路电器特性；

(2) 同步、异步计数器的使用；

(3) 译码器分析，组合逻辑电路设计。

项目介绍本项目紧密结合课堂教学内容，又可以充分发挥同学的自主设计的兴趣。请参照设计要求，达到项目的设计要求，可以自由发挥，完成书面报告。

实验室提供基本材料：

1、共阴数码管

2、74ls00 74ls163

3、CD4511

4、单刀双掷开关几个

5、导线若干，电阻若干

二实验设计

1、简述元件特性及原理

数码管

共阴数码管工作原理:3、8号角接地，其余管脚接高电平时，二极管发光。

LED发光二极管

发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。

限流电阻计算公式：R=（E－UF）/IF

式中E为电源电压，UF为LED的正向压降，IF为LED的一般工作电流。

CD4511

CD4511工作原理：

CD4511是BCD共阴7段译码器。

当VDD、BI、LI接高电平，VSS、LE/STROBE接地，D、C、B、

A端接入模十信号，权位从D到A由高到低。

9到15号端分别代表e d c b a g f，对应的与数码管的abcdefg 管脚连接，便能正常工作，将模十BCD信号译码，使数码管显示模十信号的十进制数字。

74ls163

工作原理：

74ls163是4位二进制同步可预置计数器

当16号端口接高电平，8号端口接地时正常工作。

当1、7、9、10号端口接入高电平，芯片计数，从11、12、

13、14号端口输出。当1号端口为低电平时，输出为0.

2号端接入脉冲信号，每接入一个脉冲信号，记一次数。

2、电路设计原理

一利用74ls00制作的RS触发器产生开关消抖动电路，进而产生CP脉冲。电路如图所示

二利用74ls163生成模十计数器，电路图如图所示

其中单刀双掷开关接LOAD用来置零，接高电压时计数，接地电压时置零。图中CP信号源由消抖动信号源产生。

三通过CD4511将模十信号输入进行译码，输出连接共阴数码管，电路如图

为防止数码管中的发光二极管因电压过大烧坏，在与CD4511之间接入电阻分压。

四总体电路图为下图

三、电路调试说明

在电路调试过程中，开关消抖动最难完成。一开始使用RC电路滤除杂波，但实际过程中效果不明显，数码管的数字时钟工作不正常，并不是依次计数。后经多次改变电容、电阻，仍无太大成效。后来采用RS触发器制成消抖动电路，立即成效。

比较两种电路，RS触发器制成消抖动电路需要1个单刀双掷开关与1个74ls00，而RC电路需要1个按键开关和2个电阻，1个电容。相比RS成本较高。

除了消抖动电路外，还发现在调试时忘记焊接74ls00的正负电源电线，以致数码管无法正常工作，并在检查电路时因74ls00为整个电路中最简单部分而多次忽略。

四、实验心得

在制作电路板时，应仔细检查是否漏焊，虚焊。

调试时不应遗漏任何一点细节，任何细节都有可能是问题的结症所在。

设计方案应设计多份不一样的，以防不时之需。

实验项目是靠大家共同努力完成的，大家分工明确，有人负责设计，有人查找资料，有人焊电路板，调试时大家共同查找问题所在，所以多人的合作有利于完成的效率。