數(shù)字電路 集成計數(shù)器與移位寄存器ppt課件

.,實(shí)驗五集成計數(shù)器與移位寄存器的設(shè)計與應(yīng)用,熟悉中規(guī)模集成計數(shù)器的邏輯功能及使用方法,一、實(shí)驗?zāi)康?學(xué)習(xí)計數(shù)器的功能擴(kuò)展,了解集成譯碼器及顯示器的應(yīng)用,實(shí)驗設(shè)備：數(shù)字電路實(shí)驗箱1臺,實(shí)驗器件：74LS00、74LS161、74LS191、74LS194各1片,二.實(shí)驗儀器及器件,掌握用74LS194設(shè)計任意模值的扭環(huán)計數(shù)器的方法,.,74LS161的邏輯功能示意圖74LS161的管腳排列,74LS161功能表,三、實(shí)驗原理,集成四位同步二進(jìn)制加法計數(shù)器74LS161,.,74LS161時序波形圖,.,利用161實(shí)現(xiàn)任意進(jìn)制加法計數(shù)器,1）清零法,74LS161是異步清零，根據(jù)設(shè)計要求寫反饋清零函數(shù),上式中：“M”為所求計數(shù)器的模值，“”為反饋的二進(jìn)制代碼,.,例：采用清零法，用161設(shè)計一個模11的加法計數(shù)器,.,2）置數(shù)法,當(dāng)置數(shù)出初值為0時，由于74LS161是同步置數(shù)，根據(jù)設(shè)計要求寫反饋置數(shù)函數(shù),“M”為計數(shù)器的模值。,例：采用置數(shù)法，用161設(shè)計一個0-9的加法計數(shù)器,返回,.,當(dāng)置數(shù)的初值不為0時，畫出所要求的全部狀態(tài)，在最后一個狀態(tài)取反饋使LD為0即可。如：使用74LS161設(shè)計4-9的加法計數(shù)器。,.,4位二進(jìn)制可逆（加減）計數(shù)器74LS191,74LS191是集成4位同步二進(jìn)制加減計數(shù)器，可以執(zhí)行十六進(jìn)制加/減法計數(shù)及異步置數(shù)功能。,詳細(xì)引腳功能參見課本231頁,.,74LS191功能表,加計數(shù)器設(shè)計時，使用與非門，取1反饋,減計數(shù)器設(shè)計時，使用或門，取0反饋,在只提供二輸入與非門的情況下，如何替代或門？,.,i.移位寄存器的功能：在數(shù)字系統(tǒng)中能寄存二進(jìn)制信息，并進(jìn)行移位的邏輯部件稱為移位寄存器。Ii.集成移位寄存器74LS194功能：具有左移位、右移位、清零、數(shù)據(jù)并入/并出、并入/串出等多種功能。,移位寄存器的74LS194,.,iii、74LS194的功能表,d0,0,0,0,保持,0,1,左移輸入0,0,Q3,Q2,Q1,1,1,左移輸入1,1,Q3,Q2,Q1,1,0,1,1,右移輸入0,Q2,Q1,Q0,0,0,1,0,1,右移輸入1,Q2,Q1,Q0,1,1,1,0,1,并行置數(shù),d3,d2,d1,d0,d3,d2,d1,1,1,1,保持,0,1,置零,0,0,0,0,0,Q3,Q2,Q1,Q0,D3,D2,D1,D0,DSR,DSL,CP,M0,M1,CR,說明,輸出,輸入,Q3,Q2,Q1,Q0,M1,M0,DSL,DSR,CP,CR,CT74LS194,D3,D2,D1,D0,CR,.,74LS194構(gòu)成的順序脈沖發(fā)生器及其波形,iv.移位寄存器的應(yīng)用：移位寄存器構(gòu)成的計數(shù)器在實(shí)際工程中經(jīng)常用到。如用移位存器構(gòu)成環(huán)形計數(shù)器、扭環(huán)形計數(shù)器和順序脈沖發(fā)生器等。,.,74LS194構(gòu)成的七進(jìn)制扭環(huán)形計數(shù)器,74LS194構(gòu)成的六進(jìn)制扭環(huán)形計數(shù)器,請根據(jù)移位原理，自行推導(dǎo)其工作過程,.,13進(jìn)制扭環(huán)計數(shù)器及其狀態(tài)轉(zhuǎn)換表,移位寄存器的級聯(lián),.,V.雙向移位寄存器設(shè)計,工作原理：當(dāng)X=1時，M1=0，M0=1，執(zhí)行右移功能；n=3，其模值M=23=6；當(dāng)X=0時，M1=1，M0=0，執(zhí)行左移功能。n=3，其模值M=23-1=5。,n：代表環(huán)內(nèi)包圍的輸出端的個數(shù)；如果是通過二輸入與非門取反饋?zhàn)饕迫霐?shù)據(jù)，則為奇數(shù)模，M=2n-1如果是通過非門取反饋?zhàn)饕迫霐?shù)據(jù)，則為偶數(shù)模，M=2n。,.,顯示及譯碼,計數(shù)器輸出端的狀態(tài)反映了計數(shù)脈沖的多少，通過譯碼器和顯示器把計數(shù)器的輸出顯示為相應(yīng)的數(shù)。,LED發(fā)光二極管也用作計數(shù)器狀態(tài)顯示，但讀取狀態(tài)時不如數(shù)碼管直觀。,二-十進(jìn)制譯碼器用于將二-十進(jìn)制代碼譯成十進(jìn)制數(shù)字，去驅(qū)動十進(jìn)制的數(shù)字顯示器件，顯示09十個數(shù)字。數(shù)碼管是一種常用的數(shù)字顯示器件。,.,數(shù)碼管段結(jié)構(gòu),計數(shù)、譯碼、顯示接口圖,實(shí)驗箱上已將譯碼器芯片和數(shù)碼管連接好，實(shí)驗時只要將十進(jìn)制計數(shù)器的輸出端Q3Q2Q1Q0直接連接到譯碼器的相應(yīng)輸入端DCBA，即可顯示數(shù)字09。,數(shù)碼管顯示方式,.,LED顯示方式,二進(jìn)制計數(shù)器的輸出端Q3Q2Q1Q0直接連接四個LED燈，通過LED燈的亮滅，即可反映計數(shù)器的狀態(tài)。,計數(shù)器,CP,數(shù)碼管只能顯示0-9對應(yīng)的二進(jìn)制信息LED能顯示任意的二進(jìn)制信息,.,計數(shù)器又稱分頻器，N進(jìn)制計數(shù)器的進(jìn)位輸出脈沖就是輸入脈沖的N分頻。N進(jìn)制計數(shù)器可直接作N分頻器。計數(shù)器的有效狀態(tài)數(shù)、模數(shù)和分頻系數(shù)是同一含義。,分頻器,計數(shù)器的Q3Q2Q1Q0輸出分別對應(yīng)16分頻、8分頻、4分頻、2分頻、,.,四、設(shè)計任務(wù)與要求,3.用74LS191及74LS00設(shè)計一個94的減法計數(shù)器。通過LED或數(shù)碼管觀察并記錄實(shí)驗結(jié)果；,4.用74LS194及74LS00設(shè)計一雙向移位扭環(huán)形計數(shù)器，要求右移時M=7，左移時M=8，通過LED觀察并記錄實(shí)驗結(jié)果。,1.用74LS161及74LS00設(shè)計一個3B的加法計數(shù)器，通過LED并記錄實(shí)驗結(jié)果；,2.用74LS191及74LS00設(shè)計一個29的加法計數(shù)器。通過LED或數(shù)碼管觀察并記錄實(shí)驗結(jié)果；,在只提供二輸入與非門的情況下，如何替代三輸入與非門？,注：為便于觀察記錄實(shí)驗現(xiàn)象，CP可選用1Hz、2Hz連續(xù)脈沖，或選用單次脈沖；,.,一、如何用二輸入與非門代換三輸入與非門？,二、如何用與非門替代或門？,注意：在實(shí)驗室只提供了74LS00二輸入與非門，若設(shè)計中出現(xiàn)了三輸入與非門，或者或門，均需適當(dāng)變換表達(dá)式，通過二輸入與非門74LS00實(shí)現(xiàn)。,.,五、思考題,2片161最大可以