實(shí)驗(yàn)九--計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)

1、實(shí)驗(yàn)九計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜-K觸發(fā)器的邏輯功能，掌握J(rèn)-K觸發(fā)器構(gòu)成異步計(jì)數(shù)器 和同步計(jì)數(shù)器。實(shí)驗(yàn)儀器及器件1、試驗(yàn)箱，萬用表，示波器2、74LS73, 74LS00 ，74LS08，74LS20實(shí)驗(yàn)原理（1）74LS194 移位寄存器芯片74LS194是一種移位寄存器，具有左移、右移，并行送 數(shù)、保持和清除五項(xiàng)功能。移位寄存器中的數(shù)據(jù)可以在移位脈沖作 用下依次逐位右移或左移，數(shù)據(jù)既可以并行輸入、并行輸出，也可以串行輸入、串行輸出，還可以并行輸入、串行輸出，串行輸入、并行輸出CrS1So工作狀態(tài)0XX置零100保持101右移110左移111并行送數(shù)74LS194功能表74LS194 引腳

2、圖(2 )雙J-K觸發(fā)器 74LS73AUi訊鐘tIHaSCLKJQLXKXLIIH1LL和H1HLII1-HLIIH111H制HHX74LS73引腳圖Qi Qi GKaQ2Q2Vcc CP2 R2 J2Ki74LS73是一種雙J-K觸發(fā)器（下降沿觸發(fā)），它只有在時(shí)鐘脈 沖的狀態(tài)發(fā)生變化是，發(fā)生在時(shí)鐘脈沖的下降沿。并且只有在下降 沿的轉(zhuǎn)換瞬間才對(duì)輸入做出響應(yīng)。本實(shí)驗(yàn)采用集成J-K觸發(fā)器74LS73構(gòu)成時(shí)序電路。表達(dá)式：Q n+1 =J （ Qn） +K / Qn1、K觸發(fā)器設(shè)計(jì)16進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器，用邏輯分析儀分析觀察 CP 和各輸出波形 步驟一：列出真值表:B3B2B1B0 000000010

3、Q1000110100010101101111Q001001101o n10111100110111101111步驟二：選擇門電路：我認(rèn)為可以用四個(gè) 74LS93，來實(shí)現(xiàn)這一功能，所有的J,K都接入高電平，此時(shí)表達(dá)式變彳叫J便卄災(zāi)從而四級(jí)JK觸發(fā)器就會(huì)有四級(jí)分頻。同時(shí)由于要求異步計(jì)數(shù)器所以，把上一級(jí)的輸出接入下一級(jí)的輸入，實(shí)現(xiàn)異步計(jì)數(shù)器，相應(yīng)的由于分頻的原因，QO,Q1,Q2,Q3的頻率逐次減少為上一級(jí)一半，從而實(shí)現(xiàn)十六進(jìn)制。步驟三：列出理論的波形圖片:cm n_n_n n 門 jynun - 血;一I ILn_口I*礙;111竝1步驟四：用proteus仿真三二二一= A!IlulH.11

4、ilwlI材19II71IH-I一 :董步驟五：用邏輯分析儀觀察波形rw門I ngir Analy*ipr1、用JK觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)16進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器，用邏輯分析儀觀察CP和各輸出的波形步驟一：列出真值表:B332B1B0 00 10000010010001101Q0010101100111100100110 110101111D0P 110111101111步驟二：選擇門電路：我認(rèn)為可以用四個(gè) 74LS93，來實(shí)現(xiàn)這一功 能，第一級(jí)的J,K都接入高電平。同時(shí)由于要求同步計(jì)數(shù)器所 以，所以一定要elk同時(shí)接入四個(gè)計(jì)數(shù)器的輸入端，然后仿照異 步計(jì)數(shù)器的思想，我們還是需要把第二級(jí)的頻率做二分，這個(gè)很

5、簡 單，我們可以把Q0作為輸入接入KI, J1這樣當(dāng)時(shí)鐘下降沿來 到，并且Q0是高電平時(shí)第二級(jí)是翻轉(zhuǎn)狀態(tài)于是第二級(jí)輸出高電 平，實(shí)現(xiàn)了二分頻率；對(duì)于第三級(jí)我們需要它四分頻率，也就是 Q0Q1要一起控制第三級(jí)，也就是接入一個(gè)與門，讓Q0Q1都 是1時(shí)才改變第三級(jí)的輸出，同理對(duì)于第四級(jí)需要Q0Q1Q2一 起控制，就還是要兩輸入與門一個(gè)輸入是Q3個(gè)輸入是Q0Q1 即可。步驟三：列出理論的波形圖片:步驟五：用邏輯分析儀分析二.oq-ClwiHd C押 fl -J2、用JK觸發(fā)器和門電路設(shè)計(jì)一個(gè)具有置零，保持，左移，右移，并行送數(shù)功能的二進(jìn)制四位計(jì)數(shù)器模仿74LS194功能步驟一：列出真值表：CrS1S

6、o工作狀態(tài)0XX置零100保持101右移110左移111并行送數(shù)步驟二：寫出邏輯表達(dá)式如下：2沖訃2 01 + $% Qj? f 龍曲十A 毎A 05十衣。”疝養(yǎng)”以 2二久 ip Q-& i Sf 久（Lg 十彳S.Qp于SiS上 攵p二2 Qe十Ms。十幾偽屮*%D步驟三：化簡邏輯表達(dá)式又由JK觸發(fā)器的特性方程：表達(dá)式：Q n+1 =J（ Qn） + K7 Qn;所以可得：J3=K 3=Q aJ2=K 2=Q bJ1=K i=QcJ0=K o=Q d步驟四：選用門電路 輸入為 ABCD ，輸出為 QAQBQCQD ，s1s0 控制功能，對(duì)于開關(guān)的關(guān)閉與打開分別接入0電平和高電平，輸出連接示

7、波器以及LED;核心部分是四組倆個(gè)輸入與門，每一組都是負(fù)責(zé)控制一個(gè)JK 觸發(fā)器工作狀態(tài)，相當(dāng)于四選一的選擇開關(guān)。下面接入一個(gè)四輸入 與非門，對(duì)于每個(gè)觸發(fā)器，A清除狀態(tài)就是CLR接入低電平，所以就是串聯(lián)接入一個(gè)開關(guān)即 可;B 并行送數(shù)就是輸出的數(shù)據(jù)與輸入的開關(guān)所表示的數(shù)據(jù)一致，開關(guān) 變化輸出LED也變化，所以需要在J,K之間接入一個(gè)反相器， 使得JK反向，輸入是0則J為0 ; K為1 ;于是輸出0。輸入是1 則 J 為 1 ， K 為 0，輸出為 1 ;實(shí)現(xiàn)了同步控制。C 而保持狀態(tài)則是使得此狀態(tài)時(shí)， 4 個(gè)兩數(shù)入與門中只有一個(gè)工作 并且，那個(gè)與門的結(jié)果由這一個(gè) JK 觸發(fā)器上次的輸出來決定，從

8、而 上次輸出什么這次還是輸出什么，保持不變;D 左移，首先需要有一個(gè)補(bǔ)充的數(shù)據(jù)輸入開關(guān)，連接到最右邊的 JK 觸發(fā)器，之后每當(dāng)時(shí)鐘下降沿到達(dá)之后左邊的 JK 觸發(fā)器數(shù)據(jù)都會(huì)等 于右邊 JK 觸發(fā)器的數(shù)據(jù)，也就是右邊的輸出接入 4 個(gè)兩輸入與門 對(duì)應(yīng)的左移控制門中，之后最右邊的左移輸入控制門接入一個(gè)輸入 數(shù)據(jù)開關(guān)。E 右移，首先需要有一個(gè)補(bǔ)充的數(shù)據(jù)輸入開關(guān)，連接到最左邊的 JK 觸發(fā)器，之后每當(dāng)時(shí)鐘下降沿到達(dá)之后右邊的 JK 觸發(fā)器數(shù)據(jù)都會(huì)等 于左邊 JK 觸發(fā)器的數(shù)據(jù)，也就是左邊的輸出接入 4 個(gè)兩輸入與門對(duì)應(yīng)的右移控制門中，之后最左邊的右移輸入控制門接入一個(gè)輸入數(shù)據(jù)開關(guān)。步驟五：仿真電路圖如

9、下aVfP4、用JK觸發(fā)器和門電路設(shè)計(jì)一個(gè)特殊的12進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器，其 十進(jìn)制的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖為：U1 一 02 一 U3 一 U4-U5 一 06 一 07-081)9-10-11 一 12步驟一：列出真值表如下所示0If步驟二：按照真值表來畫出卡諾圖:冥依帚兀（8面）仗;J 二W二（丟祈+忑亦砒）、川fJJ?now JLy iL_L|_i_l1oJq1n Ita. 一1d性頁蜃曲戌”r J-審5p w 4” 1 !- Lnn 店和j5= fit Pi(y0109lf 1F冷二吧U1二 Ji(S歲二爲(wèi)雄麗4社礙卍十虞衣忑J二靈也弓股f +慣d步驟三：經(jīng)過整理后最終的邏輯表達(dá)式為pWkcHJ 二憐

10、=QoJ二二6 二 3 島+ 0Sh二3=位乙心此十偽見步驟四：選用合適的門電路，實(shí)驗(yàn)箱中沒有或門所以我用三個(gè)與非 門代替一個(gè)或門，第一個(gè)JK觸發(fā)器JK連接高電平；第二個(gè)JK觸 發(fā)器JK連接Q0,之后的或門比如Q1Q0+Q3Q2 就是Q1Q0接 一個(gè)與非門；Q3Q2接一個(gè)與非門；之后前面兩個(gè)與非門的輸出接 入一個(gè)新的與非門就可以了；步驟五：在仿真軟件下仿真如下：步驟六：得到仿真結(jié)果波形圖如下:三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容Digit制 Osdiloicopent-ShdSo urn BCGI tIFHCha*Hlrfr| Ci h.inulBlirvirlOF-GNiPeailon “ACDCMJ內(nèi)容一：用JK

11、觸發(fā)器設(shè)計(jì)16進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器，用邏輯分析儀分析觀察 CP 和各輸出波形內(nèi)容二：用JK觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)16進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器，用邏輯分析儀觀察 CP 和各輸出的波形內(nèi)容三：用JK觸發(fā)器和門電路設(shè)計(jì)一個(gè)具有置零，保持，左移，右移，并行送數(shù)功能的二進(jìn)制四位計(jì)數(shù)器模仿 74LS194功能。4、用JK觸發(fā)器和門電路設(shè)計(jì)一個(gè)特殊的12進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器，其十進(jìn)制的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖為：五.實(shí)驗(yàn)分析及總結(jié)1、K觸發(fā)器設(shè)計(jì)16進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器，用邏輯分析儀分析觀察 CP和各輸出波形步驟一：列出真值表:B3B2B1B00 10000 10010C100 JC110 110010101100111 1GQ010011Q1010111

12、1001 110111101111步驟二：選擇門電路：我認(rèn)為可以用四個(gè) 74LS93，來實(shí)現(xiàn)這一功能，所有的J,K都接入高電平，此時(shí)表達(dá)式變叫J便卄災(zāi)片&杠二衣相當(dāng)于對(duì)上從而四級(jí)JK觸發(fā)器就會(huì)有四級(jí)分頻。同時(shí)由于要求異步計(jì)數(shù)器所 以，把上一級(jí)的輸出接入下一級(jí)的輸入，實(shí)現(xiàn)異步計(jì)數(shù)器，相應(yīng)的 由于分頻的原因，QO,Q1,Q2,Q3的頻率逐次減少為上一 級(jí)一半，從而實(shí)現(xiàn)十六進(jìn)制。步驟三：列出理論的波形圖片：步驟四：用proteus仿真AUiB二三三=U2B步驟五：用邏輯分析儀觀察波形VM I ngir Analyser步驟六：實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析:在實(shí)際進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前需要把原理弄懂還有注意事項(xiàng)都要考慮到位，對(duì)

13、于實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象要能夠解釋，對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程中一些奇怪的結(jié)果需要自 己找出問題并解決，比如某個(gè)輸出和真值表不同，這時(shí)應(yīng)該停下來 觀察分析自己的電路，找出錯(cuò)誤并改正過來。觀察輸出波形可見，這是一個(gè)明顯的十六進(jìn)制的輸出波形，而且并 沒有明顯的競(jìng)爭冒險(xiǎn)現(xiàn)象，所以我覺得實(shí)驗(yàn)很成功，與預(yù)計(jì)的試壓 結(jié)果基本一致，2、JK觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)16進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器，用邏輯分析儀觀察 CP和各輸出的波形步驟一：列出真值表:B3B2B1BO 00 1a000010Q10001101Q0010101100111100100110 110101111D0P 110111101111步驟二：選擇門電路：我認(rèn)為可以用四個(gè) 74LS93，

14、來實(shí)現(xiàn)這一功 能，第一級(jí)的J,K都接入高電平。同時(shí)由于要求同步計(jì)數(shù)器所 以，所以一定要elk同時(shí)接入四個(gè)計(jì)數(shù)器的輸入端，然后仿照異 步計(jì)數(shù)器的思想，我們還是需要把第二級(jí)的頻率做二分，這個(gè)很簡 單，我們可以把Q0作為輸入接入KI, J1這樣當(dāng)時(shí)鐘下降沿來 到，并且Q0是高電平時(shí)第二級(jí)是翻轉(zhuǎn)狀態(tài)于是第二級(jí)輸出高電 平，實(shí)現(xiàn)了二分頻率；對(duì)于第三級(jí)我們需要它四分頻率，也就是 Q0Q1要一起控制第三級(jí)，也就是接入一個(gè)與門，讓Q0Q1都 是1時(shí)才改變第三級(jí)的輸出，同理對(duì)于第四級(jí)需要Q0Q1Q2一起控制，就還是要兩輸入與門一個(gè)輸入是Q3個(gè)輸入是Q0Q1 即可。步驟三：列出理論的波形圖片：a yumnnjWj

15、miULrLnjLnn 斟 Uruzun n ri n ri n 如;LJ1_QSft :廠 !J如1-步驟四：用proteus仿真步驟五：用邏輯分析儀分析步驟六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析:觀察輸出波形可見，這是一個(gè)明顯的十六進(jìn)制的輸出波形，而且并 沒有明顯的競(jìng)爭冒險(xiǎn)現(xiàn)象，所以我覺得實(shí)驗(yàn)很成功，與預(yù)計(jì)的試壓 結(jié)果基本一致，示波器的調(diào)節(jié)關(guān)乎到波形是否穩(wěn)定和是否好觀測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，探頭為 10:1，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先調(diào)至穩(wěn)定可觀測(cè)波形，可以調(diào)節(jié)觸發(fā)源、周期、 分度值等。面對(duì)一些十分復(fù)雜的電路時(shí)要冷靜分析，保持頭腦清醒，畫真值表、卡諾圖等來進(jìn)行分析運(yùn)算。保持耐心的心態(tài)和細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。3、用JK觸發(fā)器和門電路設(shè)計(jì)一個(gè)

16、具有置零，保持，左移，右移，并行送數(shù)功能的二進(jìn)制四位計(jì)數(shù)器模仿74LS194功能步驟一：列出真值表：CrS1So工作狀態(tài)0XX置零100保持101右移110左移111并行送數(shù)步驟二：寫出邏輯表達(dá)式如下：二 2 0 + 島 f M 曲 + 久 A A)心得體會(huì)：要在紙上標(biāo)記好每部分導(dǎo)線的作用這個(gè)結(jié)果與預(yù)料的一樣所以成功了4、用JK觸發(fā)器和門電路設(shè)計(jì)一個(gè)特殊的12進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器，其 十進(jìn)制的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖為：(J10203(J4-0506-07-0809-10-11 12A步驟一：列出真值表如下所示0If步驟二：按照真值表來畫出卡諾圖:冥依帚兀（8面）仗;J 二W二（丟祈+忑亦砒）、川fJJ?now

17、JLy iL_L|_i_l1oJq1n Ita. 一1d性頁蜃曲戌”r J-審5p w 4” 1 !- Lnn 店和j5= fit A）1、在組合邏輯電路中，分析了組合邏輯電路競(jìng)爭冒險(xiǎn)的產(chǎn)生，及其 判斷和消除的方法，其產(chǎn)生原因包括：門電路開關(guān)電平的時(shí)間差和 門電路延遲時(shí)間。競(jìng)爭冒險(xiǎn)可以通過代數(shù)法、卡諾圖法、仿真法和 實(shí)驗(yàn)法進(jìn)行判斷，采用引入選通脈沖、引入封鎖脈沖、增加冗余 項(xiàng)、接入濾波電容等手段以消除競(jìng)爭冒險(xiǎn)。2、在根據(jù)仿真電路圖用實(shí)驗(yàn)箱實(shí)際連接電路時(shí)，需要連的線很多， 比較容易混淆和弄錯(cuò)，最好的方法是在有比較難連的線時(shí)，要在草 稿紙上先列出那個(gè)點(diǎn)連到哪個(gè)點(diǎn)（例如 Y1 A ）3、在實(shí)際進(jìn)行實(shí)

18、驗(yàn)前需要把原理弄懂還有注意事項(xiàng)都要考慮到位， 對(duì)于實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象要能夠解釋，對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程中一些奇怪的結(jié)果需要 自己找出問題并解決，比如某個(gè)輸出和真值表不同，這時(shí)應(yīng)該停下 來觀察分析自己的電路，找出錯(cuò)誤并改正過來。5、示波器的調(diào)節(jié)關(guān)乎到波形是否穩(wěn)定和是否好觀測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，探頭 為 10:1 ，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先調(diào)至穩(wěn)定可觀測(cè)波形，可以調(diào)節(jié)觸發(fā)源、周 期、分度值等。6、面對(duì)一些十分復(fù)雜的電路時(shí)要冷靜分析，保持頭腦清醒，畫真值 表、卡諾圖等來進(jìn)行分析運(yùn)算。保持耐心的心態(tài)和細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓?作態(tài)度。7、做實(shí)驗(yàn)箱插線時(shí)應(yīng)掌握插線技巧，注意如何才能使電路更好更快 的連對(duì)。電線的顏色也應(yīng)當(dāng)有所區(qū)分，才能在檢查時(shí)更快的檢查出 錯(cuò)誤在哪。8、面對(duì)一些十分復(fù)雜的電路時(shí)要冷靜分析，保持頭腦清醒，畫真值 表、卡諾圖等來進(jìn)行分析運(yùn)算。保持耐心的心態(tài)和細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓?作態(tài)度。6、此次實(shí)驗(yàn)，加深了對(duì)