数字电子实验——60进制计数器

综合性、设计性实验报告

电子技术实验（数字电子部分）

报告分数：

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1. 实验目的

1) 学习仿真软件Multisim的使用方法； 2) 学习、掌握时序电路的设计方法； 3) 掌握常用电子元器件的使用方法；

4) 熟练运用用已有集成计数器（M进制）构成任意进制计数器（N进制），M < N 时，多片级联实现的方法；

5) 熟悉由555定时器构成的多谐振荡器产生时钟脉冲；

6) 了解反馈置数法和反馈清零法的特点及区别，并能熟练运用这两种方法。

2. 预习要求

1）阅读《数字电子技术基础》相关内容，了解集成计数器的原理及功能； 2）熟悉集成计数器74LS161及七段数码显示管的各引脚功能； 3）了解555定时器构成的多谐振荡器产生脉冲的基本原理； 4）对于反馈清零法和反馈置数法有基本的了解。

3. 实验内容

1）在Multisim集成环境中用74LS161和555定时器设计60进制计数器，要求能够实现暂停和置数的功能，并完成其仿真；

2）在模块化电子技术综合实验箱上完成电路搭接与调试；

4. 实验原理

4.1 个位模块

（1）利用反馈置数法，U2（74LS161D）为低位片即个位模块，用A、B、C、D四个输入端的高低电平实现个位预置数；

（2）用开关控制U2的EP使能端高低电平实现暂停功能；

（3）U2的CP脉冲端连接555定时器构成的多谐振荡器的矩形脉冲输出端；

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（4）U2的使能端ET始终接有效的高电平，清零端CR始终接无效的高电平； 因为用的是反馈置数法，U2实现0（0000）~9（1001）的十进制循环，U2的QD和QA段用作二输入与非门U5A（74LS00D）的输入端，其输出端连接到U2的LD上。

（5）U2的四个输出端QD、QC、QB、QA连接U4数码管的D、C、B、A输入端，从而显示0~9这十个状态。

图1 个位模块原理图

4.2 十位模块

（1）利用反馈置数法，U1（74LS161D）为高位片即十位模块，用A、B、C三个输入端的高低电平实现十位预置数；

（2）U1的CP脉冲端连接555定时器构成的多谐振荡器的矩形脉冲输出端； （3）U1的使能端ET、EP始终接有效的高电平，清零端CR始终接无效的高电平；

（4）因为用的是反馈置数法，U1实现0（0000）~5（0101）的六进制循环，U1的QC和QA端与个位数的QD和QA端用作四输入与非门U6A（74LS20D）的输入端，其输出端连接到U1的LD上。

（5）U1的四个输出端QD、QC、QB、QA连接U3数码管的D、C、B、A输入端，从而显示0~5这六个状态。

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图2 十位模块原理图

4.3 整体模块（仿真原理图）

（1）在个位芯片的使能端EP用开关控制，进而控制整体的暂停和计数； （2）整体利用反馈置数法，使两块芯片74LS161级联，共用555定时器构成的多谐振荡器产生的脉冲，个位芯片的QD和QA通过与门（事实上先通过二输入与非门再通过非门）控制十位芯片的使能端，使得只有在个位达到9时十位芯片的使能端才会有效进而计数，个位芯片在0~9之间循环，十位芯片在0~5之间循环，实现从00~59的循环。

图3 整体模块原理图

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图4 原理框图 表1 使用器材一览表

74LS161 555定时器 74LS00 电容10uF 1位开关 4位开关

2片 1片 1片 2只 1个 2个 74LS20 74LS04 电阻1.603兆欧 电阻3.207兆欧 共阴极显示器 1片 1片 1只 1只 2只 5. 仿真调试过程

（1）问题:调试时发现个位数码管显示数字在9以后显示的并不完整。 解决方案:将QD和QA端作为输入端的与非门的输出端连接到LD上，并将进位输出端RCO悬空

（2）问题:数码管显示的数字跳动很快，尤其是个位数字

解决方案:调节555定时器构成的多谐振荡器搭建电路时的频率，进而调节电阻和电容的乘积，使其满足 T = ln2(R1+2R2)C ≈ 1s (f = 1/T) （3）问题:七段显示译码器和共阴/阳极数码管在实验箱上并没有

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解决方案:直接将74LS161的输出端QD、QC、QB、QA与数码管D、C、B、A相连接，也能实现同样的效果 。

6. 实验设备与器件

（1）数字万用表（UA78A）

一块。 一台。

（2）模块化电子技术综合实验箱

①四位二进制加法计数器74LS161D，两片

图5 74LS161引脚排列图 表2 74LS161功能表

②555定时器，一片

图6 555定时器引脚排列图

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表3 555定时器功能表

③四输入与非门74LS20D，一片 ④二输入与非门74LS00D，一片 ⑤非门74LS04D，一片

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