數(shù)電實驗計數(shù)器電路

實驗5計數(shù)器實驗電路實驗?zāi)康?.1掌握計數(shù)器的工作原理及特點(diǎn)1.2采用觸發(fā)器及集成計數(shù)器構(gòu)成任意進(jìn)制計數(shù)器實驗儀器與元器件2.1實驗儀器數(shù)字電路實驗箱、數(shù)字萬用表、示波器2.2芯片74LS00/74ls0474LS4874LS161共陰數(shù)碼管電位器電阻等其他元件若干預(yù)習(xí)要求3.1預(yù)習(xí)計數(shù)器相關(guān)內(nèi)容。3.2作出預(yù)習(xí)報告。實驗原理計數(shù)器是用來實現(xiàn)計數(shù)功能的時序部件,它能夠計脈沖數(shù),還可以夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)時、分頻、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖和脈沖序列等。計數(shù)器的種類很多，準(zhǔn)時鐘脈沖輸入方式的不同樣，能夠分為同步計數(shù)器和異步計數(shù)器。按進(jìn)位系統(tǒng)不同樣，能夠分二進(jìn)制和非二進(jìn)制計數(shù)器。按計數(shù)的增減趨勢，可分加法或減法計數(shù)器等。目前，無論是TTL還是CMOC集成電路，都有品種齊全的中規(guī)模集成計數(shù)電路。作為使用者能夠借助器件手冊供應(yīng)的功能表和工作波形以及引腳分布圖，就能正確地使用這些器件。4.1異步計數(shù)器異步計數(shù)器是指計數(shù)脈沖不是直接加到所有觸發(fā)器的時鐘脈沖端。這樣，當(dāng)一個計數(shù)脈沖作用后，計數(shù)器中某些觸發(fā)器的狀態(tài)發(fā)生變化，而其他觸發(fā)器保持原來狀態(tài)，即計數(shù)器中各觸發(fā)器狀態(tài)的更新與輸入時鐘脈沖異步。在設(shè)計模為整數(shù)N的異步計數(shù)器時，若是N2K，則為二進(jìn)制計數(shù)器，比方設(shè)計一個4位二進(jìn)制計數(shù)器，N2416，K=4，用4個觸發(fā)器級聯(lián)即可。若是N不等于2的整次冪，則是非二進(jìn)制計數(shù)器，這時，可將N寫N=K*N12其中N1為奇數(shù),這樣由模為2K和模為N1的兩個計算器級聯(lián)而成,其中模為N1的計數(shù)器平時用反響的方法構(gòu)成.比方設(shè)計一個異步十進(jìn)制計數(shù)器,可令2K=21,N1=5,就是用一個模2計數(shù)器和一個模5計數(shù)器級聯(lián).圖7.1所示集成觸發(fā)器74LS74構(gòu)成的異步十六進(jìn)制四位加法計數(shù)器.QSQQ2Q031D聯(lián)接特點(diǎn)是將各個觸發(fā)器的Q與該觸發(fā)器的D輸入端連接,就把每個D觸發(fā)器接成T觸發(fā)器,再由低位觸發(fā)器的Q端和高一位的CP端相連接而成。4.2同步計數(shù)器RD為了提高計數(shù)的速度，可采用同步計數(shù)器，所謂同步就是計數(shù)脈沖同時連接在各位圖7.1四位二進(jìn)制異步加法計觸發(fā)器的時鐘脈沖輸入端，當(dāng)計數(shù)脈沖到達(dá)時，應(yīng)該翻轉(zhuǎn)的觸發(fā)器在同一時辰翻轉(zhuǎn)。因此，同步計數(shù)器的工作速度比異步計數(shù)器快。同步計數(shù)器的設(shè)計可按“狀態(tài)表+卡諾圖+寫出各觸發(fā)器控制輸入端的邏輯方程”，進(jìn)行，爾后畫出邏輯電路。也能夠依照狀態(tài)表中各觸發(fā)器輸出的變化規(guī)律，直接寫出各觸發(fā)器控制輸入端的邏輯方程，最后畫出邏輯電路圖。比方設(shè)計一個同步十進(jìn)制加法計數(shù)器，其狀態(tài)變換表如表7.1所示。采用雙JK觸發(fā)器74LS76，經(jīng)過解析狀態(tài)變換表，可獲取各觸發(fā)器控制輸入端的邏輯方程以下。表6.1十進(jìn)制加法計數(shù)器狀態(tài)變換表計二數(shù)進(jìn)脈制沖數(shù)數(shù)100000001020001001013001000112400110100350100010146010101105701100111680111100079100010018100100009（1）第一位觸發(fā)器Q0，每來一個時鐘脈沖，其狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次，則J0K01。CP（2）第二位觸發(fā)器Q1，在Q01時，來一個時鐘脈沖，其狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次，而在Q31CP時不翻轉(zhuǎn)，故J1Q0Q3，K1Q0.。（3）第三位觸發(fā)器時再來一個時鐘脈沖CP其狀態(tài)就翻轉(zhuǎn)，故Q2，在Q1Q01J2K2Q1Q0。（4）第四位觸發(fā)器Q3，在Q2Q1Q01時，再來一個鐘脈沖CP其狀態(tài)就翻轉(zhuǎn)，并在第十個

CP觸發(fā)后，

Q3應(yīng)由

1翻轉(zhuǎn)為

0，故

J3

Q2Q1Q0，K3

Q0。由此畫出的邏輯電路如圖

7.2

所示。4.3集成計數(shù)器實質(zhì)工作中

,人們很少使用中、小規(guī)模觸發(fā)器構(gòu)成各種計數(shù)器，

而是直接采用集成電路計數(shù)器產(chǎn)品。集成計數(shù)器的種類很多，比如有

:LS/HC

系列和

CMOS序列的

2×5

進(jìn)制異步計數(shù)器

74LS90、74LS390（雙

2×5），2×6

進(jìn)制異步計數(shù)器

74LS92，可預(yù)置同步圖7.2同步十進(jìn)制加法計數(shù)BCD計數(shù)器74LS192/C401924位二進(jìn)制計數(shù)器74LS161/C40161，可預(yù)置雙時鐘同步可逆等。下面介紹集成計數(shù)器74LS161。（1）集成計數(shù)器74LS16174LS161是4位二進(jìn)制同步加計數(shù)器。圖7.3是它的引腳分布圖，其中RD是異步清零端，LD是預(yù)置數(shù)控制端，A、B、C、D是預(yù)置數(shù)據(jù)輸入端，EP和ET是計數(shù)使能（控制）端，RCO（ETQAQBQCQD）是進(jìn)位輸出端，它的設(shè)置為多片集成計數(shù)器的級聯(lián)供應(yīng)了方便。它的邏輯功能見表6.2表6.274LS161的功能表預(yù)使能預(yù)置數(shù)據(jù)輸入輸出清時零R置EPABCQAQB鐘DLDETDQCQDL××××LLL××L××HL×ABCABCDD×HHL×××××保持×HH×L××××保持××××HHHH計數(shù)×RD116Vcc依照表7.2可知,74LS161擁有以下功CP215RCOA314QA①異步清零當(dāng)RD=0時,無論其他輸B474LS16174LS7413QBC512QCD611QD

能.入端的狀態(tài)如何(包括時鐘信號CP),計數(shù)器輸出將

EP710ET被直接置零,GND89LD稱為異步清零。圖7.3集成計數(shù)器74161②同步并行預(yù)置數(shù)當(dāng)RD=1，LD=0、時鐘脈沖CP的上升沿到達(dá)時，無論其他控制信號什么狀態(tài)，A、B、C、D輸入端的數(shù)據(jù)將分別被QA~QD所接收。若是沒有時鐘脈沖上升沿到達(dá)，盡管LD=0也不能夠?qū)㈩A(yù)置數(shù)據(jù)置入QA~QD。所以這個置數(shù)操作要與CP上升沿同步，且A~D的數(shù)據(jù)同時置入計數(shù)器，稱為同步并行預(yù)置數(shù)。③保持在RD=LD=1的條件下，當(dāng)ET·EP=0,即兩個計數(shù)使能端中有0時,無論有無CP脈沖作用,計數(shù)器都將保持原有狀態(tài)不變,停止計數(shù)，需要說明的是，當(dāng)EP=0，ET=1時，進(jìn)位輸出RCO也保持不變。而當(dāng)ET=0時，無論EP狀態(tài)如何，進(jìn)位輸出RCO=0。④計數(shù)當(dāng)RD=LD=EP=ET=1時，隨著CP脈沖，按8421碼循環(huán)計數(shù)。當(dāng)計數(shù)狀態(tài)達(dá)到1111時，其RCO=1產(chǎn)生進(jìn)位輸出。4.4用集成計數(shù)器構(gòu)成任意進(jìn)制計數(shù)器誠然集成計數(shù)器的種類很多，也不能能包羅任意進(jìn)制的計數(shù)器，當(dāng)需要用到某進(jìn)制的計數(shù)器時，能夠利用計數(shù)器所特定的功能外加合適的電路來構(gòu)成。下面介紹兩種情況的實現(xiàn)方法，其一是反響清零法，其二是反響置數(shù)法。反響清零法反響清零法用于有清零輸入端的集成計數(shù)器。當(dāng)計數(shù)器的清零端加低電平時，無論計數(shù)器處于狀態(tài)，計數(shù)器回到全零狀態(tài)。又能夠重新進(jìn)行計數(shù)。如圖7.4所示。就是用反響清零法將74LS161構(gòu)成九進(jìn)制加計數(shù)器。工作原理自行解析。圖7.4用反響清零法將74161接成九進(jìn)制計數(shù)器反響置數(shù)法反響置數(shù)法適用于擁有預(yù)置數(shù)功能的集成計數(shù)器。對于擁有同步預(yù)置數(shù)功能的計數(shù)器來說，在計數(shù)過程中，能夠?qū)⑺敵龅娜魏我粋€狀態(tài)經(jīng)過譯碼，產(chǎn)生一個預(yù)置數(shù)控制信號反響到預(yù)置數(shù)控制端，當(dāng)下一個CP脈沖作用后，計數(shù)器就會把預(yù)置數(shù)輸入信號狀態(tài)置入輸出端，預(yù)置信號消失后，計數(shù)器就從被置入的狀態(tài)開始重新計數(shù)。如圖7.5所示，采用反響置數(shù)法，，工作原理自行解析。5實驗內(nèi)容5.1測試中

規(guī)模集成計數(shù)器74LS161的

邏輯功能自擬實

驗步驟以及測試中規(guī)模集成計

數(shù)器

74LS161的邏輯功圖

7.5

用反響置數(shù)法構(gòu)成九進(jìn)制加能用的表格。5.2用74LS161構(gòu)成10進(jìn)制的加法計數(shù)器，并進(jìn)行數(shù)碼顯