實(shí)驗(yàn)七 計(jì)數(shù)器及其應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)七計(jì)數(shù)器及其應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)用集成觸發(fā)器構(gòu)成計(jì)數(shù)器的方法掌握中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器的使用方法及功能測(cè)試方法運(yùn)用集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成1∕N分頻器二、實(shí)驗(yàn)原理計(jì)數(shù)器是一個(gè)用以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能的時(shí)序部件，它不僅可用來(lái)計(jì)脈沖數(shù)，還常用作數(shù)字系統(tǒng)的定時(shí)、分頻和執(zhí)行數(shù)字運(yùn)算以及其它特定的邏輯功能。 計(jì)數(shù)器種類(lèi)很多。按構(gòu)成計(jì)數(shù)器中的各觸發(fā)器是否使用一個(gè)時(shí)鐘脈沖源來(lái)分，有同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器。根據(jù)計(jì)數(shù)器的不同，分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。根據(jù)計(jì)數(shù)的增減趨勢(shì)，又分為加法、減法和可逆計(jì)數(shù)器。還有可預(yù)置數(shù)和可編程序功能計(jì)數(shù)器等等。目前，無(wú)論是TTL還是CMOS集成電路，都有品種較齊全的中規(guī)模集成計(jì)數(shù)電路。使用者只要借助于器件手冊(cè)提供的功能表和工作波形圖以及引出端的排列，就能正確地運(yùn)用這些器件。用D觸發(fā)器構(gòu)成異步二進(jìn)制加∕減計(jì)數(shù)器圖7-1是用四只D觸發(fā)器構(gòu)成的四位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器，它的連接特點(diǎn)是將每只D觸發(fā)器接成T′觸發(fā)器，再由低位觸發(fā)器的端和高一位的CP端相連接。圖7-1若將圖7-1稍加改動(dòng)，即將低位觸發(fā)器的Q端與高一位的CP端相連接，即構(gòu)成了一個(gè)4位二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器中規(guī)模十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS90，其內(nèi)部是由四個(gè)下降沿J-K觸發(fā)器組成的兩個(gè)獨(dú)立計(jì)數(shù)器。一個(gè)是二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，為時(shí)鐘脈沖輸入端，Q0為輸出端；另一個(gè)是異步五進(jìn)制計(jì)數(shù)器，為時(shí)鐘脈沖輸入端，Q3Q2Q1為輸出端。R0A、R0B稱(chēng)異步復(fù)位（清零）端，S9A、S9B稱(chēng)異步置9端。表7-1是該計(jì)數(shù)器功能表。由該表可見(jiàn)：（1）復(fù)位端R0A=R0B=1以及置9端S9A或S9B之中有一個(gè)接“0”就實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器清零，即Q3Q2Q1Q0=0000。（2）置9端S9A=S9B=1以及復(fù)位端R0A或R0B狀態(tài)任意就實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器置“9”，即Q3Q2Q1Q0=1001。（3）正常計(jì)數(shù)時(shí)，必須使R0A或R0B之中有一個(gè)接“0”，同時(shí)R9A或S9B之中有一個(gè)接“0”。表7-1輸入端輸出端復(fù)位端置9端Q3Q2Q1Q0R0AR0BS9AS9B110×000011×00000××1110010×0×計(jì)數(shù)×0×00××0×00×由74LS90組成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、六進(jìn)制計(jì)數(shù)器的原理電路如圖7-2（a）、（b）所示。在圖7-2（a）中計(jì)數(shù)脈沖送入端，從Q0輸出端接端、這就組成8421BCD碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。其功能如表7-2（a）所示。表7-2 計(jì)數(shù)器功能表（a）8421BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 (b)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)脈沖輸出計(jì)數(shù)脈沖輸出Q3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q00000000000100011000120010200103001130011401004010050101501016011060000701118100091001100000圖7-2（b）是采用反饋置零法組成的六進(jìn)制計(jì)數(shù)器原理圖。在該電路中將Q1Q2分別反饋到R0A、R0B復(fù)位端。計(jì)數(shù)器由0000開(kāi)始計(jì)數(shù)到出現(xiàn)Q3Q2Q1Q0=0110，就使R0A=R0B=1，于是計(jì)數(shù)器強(qiáng)迫立即清零。這樣0110狀態(tài)只是在第六個(gè)時(shí)鐘脈沖下降沿瞬間出現(xiàn)，亦即計(jì)數(shù)器只能出現(xiàn)完整的六個(gè)狀態(tài)，故稱(chēng)它為六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。其功能如表7-2（b）所示。(a)十進(jìn)制（8421BCD碼）計(jì)數(shù)器（b）六進(jìn)制計(jì)數(shù)器圖7-274LS90接成十進(jìn)制、六進(jìn)制計(jì)數(shù)器的原理圖三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．用74LS74觸發(fā)器構(gòu)成4位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器。 (1)按圖7-1連接，RD接至邏輯開(kāi)關(guān)輸出插口，將低位CPO端接單次脈沖源，輸出端Q3、Q2、Q1、Q0接邏輯電平顯示輸入插口。 (2)清零后，逐個(gè)送入單次脈沖，觀察并列表記錄Q3～Q0狀態(tài)。(3)輸入1KHZ的連續(xù)脈沖,用雙蹤示波器觀察CP、Q3、Q2、Q1、Q0端波形，描繪之。（選做） (4)將圖7-1電路中的底位觸發(fā)器的Q端與高一位的CP端相連接，構(gòu)成減法計(jì)數(shù)器，按實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（2）、（3）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，構(gòu)成并列表記錄Q3～Q0的狀態(tài)。（選做）加法減法計(jì)數(shù)脈沖輸出計(jì)數(shù)脈沖輸出Q3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q000000010001120010230011340100450101560110670111781000891001910101010111011111211001213110113141110141511111516000016 2．測(cè)試74LS90異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器功能。 計(jì)數(shù)脈沖由單次脈沖源提供，R0A、R0B、S9A、S9B分別接邏輯開(kāi)關(guān)，輸出端Q3、Q2、Q1、Q0接指示器。按表5-3逐項(xiàng)測(cè)試并判斷該集成塊的功能是否正常。表7-3輸入輸出復(fù)位端置9端Q3Q2Q1Q0R0AR0BS9AS9B110000011000001110013．用74LS90構(gòu)成十進(jìn)制（選做）和六進(jìn)制，按圖7-2接線，在端加入手動(dòng)單次脈沖，觀察Q3、Q2、Q1、Q0狀態(tài)記在自擬表格中。 五、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求復(fù)習(xí)有