實驗五 時序邏輯電路(計數(shù)器和寄存器)-實驗報告一、實驗?zāi)康?掌握同步計數(shù)器設(shè)計方法與測試方法。2掌握常用中規(guī)模集成計數(shù)器的邏輯功能和使用方法。 二、實驗設(shè)備設(shè)備：thhd-2型數(shù)字電子計數(shù)實驗箱、示波器、信號源器件：74ls163、74ls00、74ls20等。三、實驗原理和實驗電路1計數(shù)器計數(shù)器不僅可用來計數(shù)，也可用于分頻、定時和數(shù)字運算。在實際工程應(yīng)用中，一般很少使用小規(guī)模的觸發(fā)器組成計數(shù)器，而是直接選用中規(guī)模集成計數(shù)器。2(1) 四位二進制（十六進制）計數(shù)器74ls161（74ls163）74lsl61是同步置數(shù)、異步清零的4位二進制加法計數(shù)器，其功能表見表5.1。74lsl63是同步置數(shù)、同步清零的4位二進制加法計數(shù)器。除清零為同步外，其他功能與74lsl61相同。二者的外部引腳圖也相同，如圖5.1所示。表5.1 74lsl61（74ls163）的功能表清零預(yù)置使能時鐘預(yù)置數(shù)據(jù)輸入輸出工作模式rdldepetcpabcdqaqbqcqd0 （）0000異步清零10dadbdcdddadbdcdd同步置數(shù)110保 持數(shù)據(jù)保持110保 持數(shù)據(jù)保持1111計 數(shù)加1計數(shù)3集成計數(shù)器的應(yīng)用實現(xiàn)任意m進制計數(shù)器一般情況任意m進制計數(shù)器的結(jié)構(gòu)分為3類，第一類是由觸發(fā)器構(gòu)成的簡單計數(shù)器。第二類是由集成二進制計數(shù)器構(gòu)成計數(shù)器。第三類是由移位寄存器構(gòu)成的移位寄存型計數(shù)器。第一類，可利用時序邏輯電路的設(shè)計方法步驟進行設(shè)計。第二類，當計數(shù)器的模m較小時用一片集成計數(shù)器即可以實現(xiàn)，當m較大時，可通過多片計數(shù)器級聯(lián)實現(xiàn)。兩種實現(xiàn)方法：反饋置數(shù)法和反饋清零法。第三類,是由移位寄存器構(gòu)成的移位寄存型計數(shù)器。4實驗電路：十進制計數(shù)器同步清零法同步置數(shù)法 六進制扭環(huán)計數(shù)器 具有方波輸出的六分頻電路 圖5.1 74ls161（74ls163）外部引腳圖四、實驗內(nèi)容及步驟 1集成計數(shù)器實驗（1）按電路原理圖使用中規(guī)模集成計數(shù)器74ls163和與非門74ls00，連接成一個同步置數(shù)或同步清零十進制計數(shù)器，并將輸出連接至數(shù)碼管或發(fā)光二極管。然后使用單次脈沖作為觸發(fā)輸入，觀察數(shù)碼管或發(fā)光二極管的變化，記錄得到電路計數(shù)過程和狀態(tài)的轉(zhuǎn)換規(guī)律。（2）根據(jù)電路圖，首先用d觸發(fā)器74ls7474構(gòu)成一個不能自啟的六進制扭環(huán)形計數(shù)器，同樣將輸出連接至數(shù)碼管或發(fā)光二極管。然后使用單次脈沖作為觸發(fā)輸入，觀察數(shù)碼管或發(fā)光二極管的變化，記錄得到電路計數(shù)過程和狀態(tài)的轉(zhuǎn)換規(guī)律。注意觀察電路是否能自啟，若不能自啟，則將電路置位有效狀態(tài)。接下來再用d觸發(fā)器74ls7474構(gòu)成一個能自啟的六進制扭環(huán)形計數(shù)器，重復(fù)上述操作。2分頻實驗依據(jù)實驗原理圖用74ls163及74ls00組成一個具有方波輸出的六分頻電路。選擇適當時鐘輸入方式及頻率（cp接連續(xù)波脈沖），用雙蹤示波器觀察并記錄時鐘與分頻輸出信號的時序波形。五、實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析1集成計數(shù)實驗同步清零和同步置數(shù)的十進制加一計數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程分別如下所示：六進制扭環(huán)形計數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程如下：不能自啟的計數(shù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 能夠自啟的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖分頻實驗成功實現(xiàn)了六分頻輸出，始終和輸出波形如下所示：六、實驗總結(jié)及改進本次試驗比較成功，通過本次試驗，我掌握了同步計數(shù)器設(shè)計方法與測試方法，還掌握了常用中規(guī)模集成計數(shù)器的邏輯功能和使用方法，本次試驗使我對數(shù)字電路設(shè)計有了更加深刻的理解，加深了我對相關(guān)數(shù)電理論的認識，增加了學(xué)習數(shù)字電子技術(shù)的興趣。本次實驗中，關(guān)于同步置數(shù)的加一計數(shù)器和分頻電路，都存在另外的設(shè)計思路，這也體現(xiàn)了數(shù)字電路設(shè)計中的多樣性，因此在實際設(shè)計中，我們應(yīng)該努力拓展自己的思路，應(yīng)用多種角度去思考，以便設(shè)計出更加合理高效的電路。七、實驗思考題解答（1）同步計數(shù)器與異步計數(shù)器有何區(qū)別？計數(shù)器與分頻器有何區(qū)別？同步計數(shù)器與異步計數(shù)器的主要區(qū)別在于：同步計數(shù)器電路采用統(tǒng)一的時鐘脈沖，而異步計數(shù)器則沒有統(tǒng)一的時鐘脈沖。分頻器的時鐘脈沖cp一定是周期信號，則輸出信號也是周期性，輸出信號的周期是輸入信號周期的m倍，反過來輸出信號的頻率是輸入信號頻率的m分之一。計數(shù)器的時鐘脈沖cp不一定是周期信號，可以是隨機脈沖，稱為計數(shù)脈沖，則輸出信號也不一定是周期性。計數(shù)器工作目的是紀錄計數(shù)脈沖個數(shù)（遞加或遞減）以及產(chǎn)生溢出（進位或借位）信號。（2）集成計數(shù)器的同步清零和異步清零有和區(qū)別？同步清零的實現(xiàn)需要等待觸發(fā)信號的觸發(fā)，而異步清零則可直接將電路狀態(tài)置零，不需要觸發(fā)輸入。（3）如何判斷計數(shù)器能否自啟動?從電路的任意狀態(tài)開始，經(jīng)過有限次狀態(tài)變換，電路能夠進入有效狀態(tài)循環(huán)，則說明此電路能夠自啟。（3）簡述用雙蹤示波器測試多路信號的時序波形的方法。用雙蹤示波器同時觀察兩個頻率有倍數(shù)關(guān)系的信號時,一般選用頻率較低的信號作為示波器的內(nèi)部同步信號。這樣操作比較容易得到穩(wěn)定的觀察波形。（4）在利用數(shù)碼管或發(fā)光二極管觀察電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)律及用示波器觀察時序波形時，時鐘輸入方式