實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一數(shù)碼管的動態(tài)顯示

1、實(shí)驗(yàn)八 計數(shù)器及其應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉集成計數(shù)器的邏輯功能和各控制端的作用，弄清同步和異步的區(qū)別。2掌握集成計數(shù)器的時序分析方法和測試方法。3掌握用集成計數(shù)器實(shí)現(xiàn)任意進(jìn)制計數(shù)器和分頻的方法，為課程設(shè)計做準(zhǔn)備。4進(jìn)一步掌握用示波器測量多個波形時序關(guān)系的方法。二、預(yù)習(xí)要求1熟悉集成計數(shù)器74LS160、74LS161、74LS163的功能和引腳排列，并考慮用什么方法測試其功能，列出測試表格。2復(fù)習(xí)利用集成計數(shù)器構(gòu)成任意計數(shù)器的方法，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求，設(shè)計有關(guān)電路。三、實(shí)驗(yàn)原理計數(shù)器是數(shù)字系統(tǒng)中使用最多的時序電路，它不僅能用于對時鐘脈沖計數(shù)，還可用于定時、分頻、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖以及進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算等。計

2、數(shù)器的種類很多。如果按計數(shù)器中觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)的先后次序分類，可以把計數(shù)器分為同步和異步兩種；如果按計數(shù)過程中計數(shù)器的增減分類，又可以把計數(shù)器分為加法計數(shù)器、減法計數(shù)器和可逆計數(shù)器。如果按計數(shù)器進(jìn)制分類，可分為二進(jìn)制、十進(jìn)制、和任意進(jìn)制計數(shù)器等。此外，有些計數(shù)器還具有預(yù)置數(shù)和可編程功能。74LS161是4位二進(jìn)制同步加法計數(shù)器，具有計數(shù)、預(yù)置、保持、清除功能，74LS161的邏輯符號如圖所示。各引腳功能簡介如下：圖3.8.1 74LS161邏輯符號 CP：計數(shù)脈沖輸入端，上升沿觸發(fā)。D0、D1、D2、D3：并行數(shù)據(jù)輸入端，D3是最高位。Q0、Q1、Q2、Q3：并行數(shù)據(jù)輸出端，Q3為最高位。CO：進(jìn)位

3、輸出端。：異步清除端，當(dāng)= 0時，Q0 = Q1 = Q2 = Q3 = 0：同步預(yù)置控制端，當(dāng)= 0時，在時鐘脈沖CP作用下，Q0 Q1 Q2 Q3= D0 D1D2D3。與CTP、CTT無關(guān)，但必須在=1時上述控制有效。CTP、CTT ：使能控制端，當(dāng)CTP = CTT = 1時，計數(shù)器計數(shù)； CTP = 0或CTT = 0時，計數(shù)器禁止計數(shù)，為保持狀態(tài)。74LS163和74LS161的功能相同，引腳排列也相同，只是清除方式不同，74LS161是異步清除，只要由1變0，輸出立即為0，與其它輸入方式無關(guān)；74LS163為同步清除，在為低電平時，在CP上升沿作用下才能使輸出為零。74LS160

4、和74LS161的各引腳功能和排列相同，只是74LS161是4位二進(jìn)制計數(shù)器，而74LS160是十進(jìn)制計數(shù)器，即兩計數(shù)器的模不同。利用上述各集成計數(shù)器芯片，采用復(fù)位法或置位法可以實(shí)現(xiàn)任意進(jìn)制計數(shù)器，現(xiàn)以5進(jìn)制計數(shù)器為例說明之。1復(fù)位法（反饋歸零法）圖 用復(fù)位法實(shí)現(xiàn)五進(jìn)制計數(shù)的邏輯圖圖是用復(fù)位法實(shí)現(xiàn)五進(jìn)制計數(shù)器的兩種邏輯圖，圖（a）和圖( b )分別為由74LS161和74LS163組成的異步清零和同步清零的五進(jìn)制計數(shù)器的邏輯圖。2置位法（反饋置數(shù)法）置法實(shí)現(xiàn)五進(jìn)制計數(shù)器的方案較多，常見的兩種方法如圖（a）、(b)所示。圖 用置位法實(shí)現(xiàn)五進(jìn)制計數(shù)器的邏輯圖（a）（b）圖（a）利用同步預(yù)置端，同步

5、置零，圖（b）利用進(jìn)位輸出端CO，同步預(yù)置補(bǔ)數(shù)的方法來實(shí)現(xiàn)任意進(jìn)制計數(shù)器，簡稱CO置補(bǔ)法。CO置補(bǔ)法具有通用性，而且十分靈活、方便。只要并行數(shù)據(jù)輸入端D0、D1、D2、D3按公式：M補(bǔ) = N M預(yù)置數(shù)據(jù)，就可實(shí)現(xiàn)任意進(jìn)制計數(shù)器。其中N為選用計數(shù)器的模，M為要求計數(shù)器的模。例如，用一片74LS161采用CO置補(bǔ)法實(shí)現(xiàn)五進(jìn)制計數(shù)器，要求計數(shù)器的模M = 5， 74LS161計數(shù)器的模N = 16，則應(yīng)在74LS161的D0、D1、D2、D3端預(yù)置補(bǔ)數(shù)值M補(bǔ)= NM = (16 )10( 5 )10 = (11 )10 = (1011)2，將進(jìn)位信號CO取反后接到置數(shù)端即可。 如要求的計數(shù)器的模數(shù)

6、M大于所選用的計數(shù)器的模數(shù)N，則可將計數(shù)器多片級聯(lián)使用，在74LS160、74LS161、74LS163中的控制端CO、CTP、CTT可為級聯(lián)時提供方便。 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容174LS161的功能測試74LS161的管腳排列見附錄，正確接通電源。將CTP、CTT、分別接邏輯開關(guān)，CO接LED燈顯，Q3、Q2、Q1、Q0輸出端接至數(shù)碼管的D、C、B、A輸入端。（1）置74LS161于計數(shù)工作狀態(tài)，CP端用手動單脈沖信號輸入。先使計數(shù)器預(yù)置為0000，然后開始計數(shù)，觀察數(shù)碼管數(shù)字變化，并畫出狀態(tài)圖。（2）預(yù)置輸入D3D2D1D0 = 0101，再置74LS161于計數(shù)狀態(tài)，之后再分別將、CTP、CTT依

7、次加一次低電平，注意觀察和記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。（3）CP端輸入1KHz自動連續(xù)脈沖脈沖，并使74LS161計數(shù)。用示波器測量CP脈沖與Q0、Q1、Q2、Q3的同步波形，注意觀察它們之間的時序關(guān)系，并將波形記錄下來。連續(xù)脈沖頻率 = 1KHz，測量此時Q0、Q1、Q2、Q3輸出的頻率值。274LS160、74LS163的功能測試測試方法同實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1。注意74LS160與74LS161的計數(shù)進(jìn)制不同，74LS163與74LS161的清除方式不同，弄清異步清零與同步清零的區(qū)別。3用集成計數(shù)器采用復(fù)位法構(gòu)成任意進(jìn)制計數(shù)器（1）用集成計數(shù)器74LS161和74LS163，采用復(fù)位法分別接成十進(jìn)制計數(shù)器，觀察C

8、P與各輸出端Q0、Q1、Q2、Q3的同步波形，仔細(xì)比較電路的異同。（2）用74LS160和74LS161構(gòu)成二十四進(jìn)制計數(shù)器的電路如圖所示。在CP輸入端加入 = 1Hz的時鐘脈沖，觀察電路的自動計數(shù)狀態(tài)。若將74LS160和74LS161的位置調(diào)換，此電路是否為二十四進(jìn)制計數(shù)器？4用集成計數(shù)器74LS161，采用置位法實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制計數(shù)器。請自行設(shè)計電路，并用實(shí)驗(yàn)電路驗(yàn)證。圖3.8.4 24進(jìn)制計數(shù)器電路5（選作）如現(xiàn)有頻率 = 10KHz的脈沖信號，若要得到400Hz的脈沖信號，需要多少分頻的分頻器？試設(shè)計該分配器，并用實(shí)驗(yàn)電路實(shí)現(xiàn)。用示波器測出該電路的輸出波形周期、計算頻率，檢查是否滿足要求。五、實(shí)驗(yàn)儀器和器件1網(wǎng)絡(luò)智能數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)裝置 2. DS5042M數(shù)字存儲示波器 3. 數(shù)字萬用表4. 元器件： 74LS160、74LS161、74LS163、74LS00、74LS04 六、實(shí)驗(yàn)報告要求1按實(shí)驗(yàn)要求自列測試表格，整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，繪出4位二進(jìn)制計數(shù)器74LS161CP、Q0、Q1、Q2、Q3的同步波形圖，比較他們的相位關(guān)系。2按實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求畫出設(shè)計的實(shí)驗(yàn)電路圖和記錄測試結(jié)果