双BCD同步加法计数器

计数器是由触发器和逻辑控制电路构成的时序电路，其输出状态与时钟脉冲有关。 计数器分同步计数器、异步计数器两大类。 CMOS计数器的分类如下：

异步计数器：CD4020，CD4024，CD4060 加计数：CD4518，CD4520 计数器 减计数（可预置）：MC14522，CD4526 同步计数器 加计数（可预置）：CD40160，CD40161

加／减计数（可预置）：CD4510，CD40192

计数／分配器：CD4017，CD4022

CD4518是常用的计数器电路，内部包含两个二-十进制同步加法计数器，每个计数器由4个T触发器（T1～T4）构成。

一、CD4518的工作原理

CD4518设计了两个时钟输入端：CP、EN。 CP端靠上升沿触发，此时EN＝1； EN端靠下降沿触发，要求CP＝0。

巧妙地利用CP端和EN端，还可作为数字频率计的计数门。

R为复位端，R＝1（接高电平或正脉冲）时计数器复零，正常计数时R＝0。Q4～Q1为BCD码输出端，可输出8、4、2、1编码的数据。

二、CD4518的应用

1. 多级串行计数

CD4518未设置进位端，但可利用Q4做输出端。

有人误将第一级的Q4端接到第二级的CP端，结果发现计数变成“逢八进一”了。原因在于Q4

是在CP8作用下产生正跳变的，其上升沿不能作进位脉冲，只有其下降沿才是“逢十进一”的进位信号。

正确接法应是将低位的Q4端接高位的EN端，高位计数器的CP端接USS。串行级联电路如图3-2-2所示。仅对最低位计数器而言，用CP或EN作时钟输入端均可。

图3-2-2 串行级联电路

2. 与指轮开关组成译码电路

CD4518配以BCD码指轮开关，构成的译码电路如图3-2-3所示。

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图3-2-3 由计数器与指轮开关构成的译码电路

电路特点：

（1）支轮开关与计数器输出端发生关系；

（2）隔离二极管的负极分别接CD4518输出端； （3）该电路等效于一个四端与门；

（4）仅当计数状态与指轮开关的设定值完全相符时，指轮开关才输出一个符合信号UA。

第二节 译码/驱动电路

以CD4511和MC14513为例，介绍BCD码锁存／译码／驱动器的原理、应用，以及无效零自动消隐电路的设计。

一、BCD码锁存／译码／驱动器

1. CD4511型BCD码锁存／译码／驱动器

CD4511是将锁存、译码、驱动三种功能集于一身的“三合一”电路。锁存器的作用是避免在计数过程中出现跳数现象，便于观察和记录。译码器将BCD码转换成7段码，再经过大电流反相器，驱动共阴极LED数码管。译码器属于非时序电路，其输出状态与时钟无关，仅取决于输入的BCD码。

CD4511的引脚功能：D～A为BCD码输入端。 a～g是7段码输出端。

LT是灯测试端，当LT＝0时

LED数码管显示全亮笔段“8”，可检查数码管的质量好坏，有无笔

段残缺现象。

BI为强迫消隐控制端，当BI＝0时强迫显示器消隐。 LE为锁存控制端，当LE＝0时选通，LE＝1时锁存。 逻辑优先权：

CD4511的典型应用电路如图3-4-3所示。

将LT、BI端接UDD。

加锁存功能时LE端应接上拉电阻，常态下呈高电平，选通信号为负脉冲。 进行累计数译码显示时不需要锁存功能，LE端可固定接USS。 限流措施：计算R的公式为

UUFROH （3-4-1）

IF举例说明：设UDD＝＋5V，IF＝10mA，UOH＝4V，UF＝1.9V。由式（3-4-1）计算出R＝210Ω。可选标称阻值为200Ω的1/8W电阻。UF的准确值可用数字多用表的二极管挡测出。

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图3-4-3 CD4511的典型应用电路

2. MC14513型BCD码锁存／译码／驱动器 MC14513比CD4511增加了RBI、RBO端，分别为串行消隐输入端和输出端。在用多片MC14513进行级联时，巧妙地使用这两端，可实现无效零自动消隐功能，这是MC14513比CD4511优越之处。

第三节 无效零消隐和动态扫描电路

一、无效零消隐电路的设计

所谓无效零，包括下述两种情况：

①整数前面的零属于无效零（亦称前导零），例如显示值为008063，最左边的两个零即为无效零；②小数点后面的无效零，例如3.80400中最右边两个零也是无效零。倘若保留无效零，既不符合人们的读数习惯，还增加了显示器的功耗。

1. 消隐整数前的无效零

欲使MC14513能消隐整数前面的无效零，必须满足三个条件： 第一，该位的LT＝1（不进行灯测试），BI＝1（也不强迫消隐）； 第二，该位的RBI＝1；

第三，该位的输入状态为零（D～A端为0000状态，即计数器状态为零）。仅当同时满足上述三个条件时，该位的无效零才能消隐，并且该位的RBO＝1，也为下一位消隐无效零提供了必要（但不充分）的条件。

消隐整数前无效零的电路如图3-4-5所示。

图3-4-5 消隐整数前无效零的电路

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级联方法：将第六位（最高位）的RBI6接UDD，RBO6则接第五位的RBI5，依次类推，并使LT＝1，BI＝1。

2. 消隐小数点后面的无效零 电路如图3-4-6所示。

图3-4-6 消隐小数点后面无效零的电路

级联方法：将第一位（最低位）的RBI1接UDD，RBO1接第二位的RBI2，依次类推。

个位小数点的引出端，必须经过限流电阻接UDD。 3. 同时消隐两种无效零

将图3-4-5与图3-4-6组合起来，即可同时消隐整数前面及小数点后面的无效零。

思考题：

1. 某人设计的一片CD4518级联的电路如习题图3-1所示，请指出图中共有几处错误？说明理由并画出正确的接线图。

习题图3-1 错误的CD4518级联电路图

2. 简述图3-3-2所示译码电路的特点。若将4只隔离二极管的极性接反了，会出现什么问题？如将R的电阻值取得过小（例如100Ω），可能造成什么后果？

3. 由指轮开关与计数器构成的译码电路有那些特点？ 4. 由指轮开关与计数器构成的置数电路有那些特点？

5. 某台数字仪器采用CD4511译码驱动LED显示器。发现有一只数码管本应显示数字2，却没有b段，试分析所有可能的故障原因，你用何种方法可判定该数码管的质量好坏？

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