電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)教程 課件 第十一章 時序邏輯電路實驗

第十一章

時序邏輯電路實驗11.1計數(shù)器及其應(yīng)用11.2移位寄存器及其應(yīng)用11.1計數(shù)器及其應(yīng)用1.實驗?zāi)康?）學(xué)習(xí)用集成觸發(fā)器構(gòu)成計數(shù)器的方法。2）掌握中規(guī)模集成計數(shù)器的使用及功能測試方法。3）運用集成計數(shù)器構(gòu)成1/N分頻器。2.實驗設(shè)備與元器件1）+5V直流電源2）雙蹤示波器3）連續(xù)脈沖源4）單次脈沖源5）邏輯電平開關(guān)6）邏輯電平顯示器7）譯碼顯示器8）CC4013（或74LS74）×2、CC40192（或74LS192）×3、CC4011（或74LS00）、CC4012（或74LS20）11.1計數(shù)器及其應(yīng)用3.實驗原理計數(shù)器是一個用以實現(xiàn)計數(shù)功能的時序部件，它不僅可用來對脈沖計數(shù)，還常用于數(shù)字系統(tǒng)的定時、分頻和執(zhí)行數(shù)字運算及其他特定的邏輯功能。計數(shù)器種類很多。按構(gòu)成計數(shù)器中的各觸發(fā)器是否使用同一個時鐘脈沖源來分，有同步計數(shù)器和異步計數(shù)器。根據(jù)計數(shù)制的不同，可分為二進制計數(shù)器、十進制計數(shù)器和任意進制計數(shù)器。根據(jù)計數(shù)的增減趨勢，可分為加法計數(shù)器、減法計數(shù)器和可逆計數(shù)器。還有可預(yù)置數(shù)計數(shù)器和可編程序功能計數(shù)器等。目前，無論是TTL還是CMOS集成電路，都有品種較齊全的中規(guī)模集成計數(shù)器。使用者只要借助于器件手冊提供的功能表和工作波形圖及引出端的排列，就能正確地運用這些器件。1）用D觸發(fā)器構(gòu)成二進制異步加/減法計數(shù)器圖11-1是用4只D觸發(fā)器構(gòu)成的4位二進制異步加法計數(shù)器，它的連接特點是將每只D觸發(fā)器都接成T觸發(fā)器，再將低位觸發(fā)器的D端和高一位的CP端相連接。11.1計數(shù)器及其應(yīng)用2）中規(guī)模十進制計數(shù)器CC40192是同步十進制可逆計數(shù)器，具有雙時鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列及邏輯符號如圖11-2所示。3）計數(shù)器的級聯(lián)使用一個十進制計數(shù)器只能表示0～9這10個數(shù)，為了擴大計數(shù)范圍，常將多個十進制計數(shù)器級聯(lián)使用。同步計數(shù)器往往設(shè)有進位（或借位）輸出端，故可選用其進位（或借位）輸出信號驅(qū)動下一級計數(shù)器。圖11-3所示為由CC40192利用進位輸出而控制高一位的端構(gòu)成的級聯(lián)電路。11.1計數(shù)器及其應(yīng)用4）實現(xiàn)任意進制計數(shù)（1）用復(fù)位法獲得任意進制計數(shù)器。假定已有N進制計數(shù)器而需要得到一個M進制計數(shù)器，則只要M＜N，用復(fù)位法使計數(shù)器計數(shù)到M時置“0”，即獲得M進制計數(shù)器。圖11-4所示為一個由CC40192十進制計數(shù)器接成的六進制計數(shù)器。（2）利用預(yù)置功能獲得M進制計數(shù)器。圖11-5所示為用3個CC40192組成的421進制計數(shù)器。外加的由“與非門”構(gòu)成的鎖存器可以克服器件計數(shù)速度的離散性，保證在反饋置“0”信號作用下計數(shù)器能可靠置“0”。11.1計數(shù)器及其應(yīng)用圖11-6所示為一個特殊的12進制計數(shù)器的電路方案。在數(shù)字鐘里，對時位的計數(shù)序列是1,2,…,11,12,1,…,12，是12進制的，且無0。如圖所示，當(dāng)計數(shù)到13時，通過“與非門”產(chǎn)生一個復(fù)位信號，使CC40192（2）（時十位）直接置成0000，而CC40192（1）（時個位）直接置成0001，從而實現(xiàn)從1到12的計數(shù)。11.1計數(shù)器及其應(yīng)用4.實驗內(nèi)容1）按圖11-1接線用CC4013（或74LS74）D觸發(fā)器構(gòu)成4位二進制異步加法計數(shù)器。2）測試CC40192或74LS192十進制同步可逆計數(shù)器的邏輯功能。3）如圖11-3所示，用兩片CC40192組成兩位十進制加法計數(shù)器，輸入1Hz連續(xù)脈沖，進行由0到99的累加計數(shù)，并記錄。4）將兩位十進制加法計數(shù)器改為兩位十進制減法計數(shù)器，實現(xiàn)由99到0的遞減計數(shù)，并記錄。5）按圖11-4所示電路進行實驗，并記錄。6）按圖11-5或圖11-6進行實驗，并記錄。7）設(shè)計一個數(shù)字鐘移位60進制計數(shù)器并進行實驗。5.實驗報告1）畫出實驗電路圖，記錄、整理實驗現(xiàn)象及實驗所得的有關(guān)波形，對實驗結(jié)果進行分析。2）總結(jié)使用集成計數(shù)器的體會。11.2移位寄存器及其應(yīng)用1.實驗?zāi)康?）掌握中規(guī)模4位雙向移位寄存器的邏輯功能及使用方法。2）熟悉移位寄存器的應(yīng)用——實現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行/并行轉(zhuǎn)換和構(gòu)成環(huán)形計數(shù)器。2.實驗設(shè)備與元器件1）+5V直流電源2）單次脈沖源3）邏輯電平開關(guān)4）邏輯電平顯示器5）CC40194（或74LS194）×2、CC4011（或74LS00）、CC4068（或74LS30）

11.2移位寄存器及其應(yīng)用3.實驗原理移位寄存器是一個具有移位功能的寄存器，是指寄存器中所存的代碼能夠在移位脈沖的作用下依次左移或右移。既能左移又能右移的稱為雙向移位寄存器，只需要改變左移、右移的控制信號，就可實現(xiàn)雙向移位。根據(jù)移位寄存器存取信息方式的不同，可將其分為串入串出、串入并出、并入串出、并入并出4種形式。本實驗選用的4位雙向通用移位寄存器的型號為CC40194或74LS194，兩者的功能相同，可互換使用，其邏輯符號及引腳排列如圖11-7所示。可構(gòu)成移位寄存器型計數(shù)器、順序脈沖發(fā)生器、串行累加器，可用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，即把串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，或把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)等。本實驗研究移位寄存器用作環(huán)形計數(shù)器和數(shù)據(jù)的串行與并行轉(zhuǎn)換。11.2移位寄存器及其應(yīng)用1）用作環(huán)形計數(shù)器把移位寄存器的輸出反饋到它的串行輸入端，就可以進行循環(huán)移位，如圖11-8所示，電路可以由各輸出端輸出在時間上有先后順序的脈沖，因此也可作為順序脈沖發(fā)生器。2）實現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行與并行轉(zhuǎn)換。①串行/并行轉(zhuǎn)換器串行/并行轉(zhuǎn)換是指串行輸入的數(shù)碼，經(jīng)轉(zhuǎn)換電路之后轉(zhuǎn)換成并行輸出。圖11-9所示為用兩片4位雙向移位寄存器CC40194組成的7位串行/并行轉(zhuǎn)換器。11.2移位寄存器及其應(yīng)用②并行/串行轉(zhuǎn)換器并行/串行轉(zhuǎn)換器是指并行輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)轉(zhuǎn)換電路之后，轉(zhuǎn)換成串行輸出的數(shù)據(jù)。圖11-10所示為用兩片CC40194組成的7位并行/串行轉(zhuǎn)換器，它比圖11-9多了兩只與非門和，電路工作模式同樣為右移。11.2移位寄存器及其應(yīng)用4.實驗內(nèi)容1）測試CC40194（或74LS194）的邏輯功能按圖11-11接線，分別接至邏輯電平開關(guān)的輸出插口，接至邏輯電平顯示器的輸入插口，CP端接單次脈沖源。按表11-7所規(guī)定的輸入狀態(tài)逐項進行測試。觀察移位寄存器的輸出狀態(tài)，并記錄。11.2移位寄存器及其應(yīng)用2）環(huán)形計數(shù)器按圖11-9接線，用并行送數(shù)法設(shè)置移位寄存器為某二進制數(shù)（如0100），然后進行右移循環(huán)，觀察移位寄存器輸出狀態(tài)的變化，記入表11-8。3）實現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行、并行轉(zhuǎn)換（1）串行輸入、并行輸出。按圖11-9接線，進行右移串入、并出實驗，串入數(shù)據(jù)自定；改接電路用左移方式實現(xiàn)并行輸出。自擬表格，并記錄。（2）并行輸入、串行輸出。按圖11-10接線，進行右移并入、串出實驗，并入數(shù)據(jù)自定；再改接電路用左移方式實現(xiàn)串行輸出。自擬表格，并記錄。11.