1、實(shí)驗(yàn)十五 計數(shù)器及其應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 學(xué)會用集成電路構(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(yùn)用集成計數(shù)器構(gòu)成 1 川分頻器。二、實(shí)驗(yàn)原理計數(shù)器是數(shù)字系統(tǒng)中用的較多的基本邏輯器件 , 它的基本功能是統(tǒng)計時鐘脈沖的個數(shù) , 即實(shí)現(xiàn)計數(shù)操作 , 它也可用與分頻、定時、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖和脈沖序列等。例如 , 計算機(jī)中的 時序發(fā)生器、分頻器、指令計數(shù)器等都要使用計數(shù)器。計數(shù)器的種類很多。按構(gòu)成計數(shù)器中的各觸發(fā)器是否使用一個時鐘脈沖源來分 , 可分為 同步計數(shù)器和異步計數(shù)器 : 按進(jìn)位體制的不同 , 可分為二進(jìn)制計數(shù)器、十進(jìn)制計數(shù)器和任意 進(jìn)制計數(shù)器 : 按計數(shù)過程中數(shù)

2、字增減趨勢的不同 , 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)制數(shù)和可編計數(shù)器等等。1 、用 D 觸發(fā)器構(gòu)成異步二進(jìn)制加法 / 減法計數(shù)器圖 15 · 1 3 位二進(jìn)制異步加法器如上圖 15-1 所示 , 是由 3 個上升沿觸發(fā)的 D 觸發(fā)器組成的 3 位二進(jìn)制異步加法器。圖 中各個觸發(fā)器的反相輸出端與該觸發(fā)器的 D 輸入端相連 , 就把 D 觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成為計數(shù)型觸 發(fā)器 T 。將上圖加以少許改變后 , 即將低位觸發(fā)器的 Q 端與高一位的 CP 端相連 , 就得到 3 位蘭進(jìn)制異步減法器 , 如下所示 :圖 15-2 3 位二進(jìn)制異步減法器2 、異步集成計數(shù)器 74L

3、S9074LS90 為中規(guī)模 TTL 集成計數(shù)器 , 可實(shí)現(xiàn)二分頻、五分頻和十分頻等功能 , 它由一個二進(jìn)制計數(shù)器和一個五進(jìn)制計數(shù)器構(gòu)成。其引腳排列圖和功能表如下所示 :圖15-3 74LS90的引腳排列圖表 15-1 74LS90 的功能表3 、中規(guī)模十進(jìn)制計數(shù)器 74LS192( 或 CC40192)74LS192 是同步十進(jìn)制可逆計數(shù)器 , 它具有雙時鐘輸入 , 并具有清除和置數(shù)等功能 , 其引腳排列及邏輯符號如下所示 :-圖 15474LS192 的引腳排列及邏輯符號(a) 引腳排列(b) 邏輯符號圖中 :PL 為置數(shù)端 ,CPU 為加計數(shù)端 ,CPD 為減計數(shù)端 ,TCU為非同步進(jìn)位

4、輸出端 ,一 -60 一一動下一級計數(shù)器。下圖是由 74LS192 利用進(jìn)位輸出控制高一位的加計數(shù)端構(gòu)成的加數(shù)級連示意圖圖 15-6 74LS192 級連示意圖6 、實(shí)現(xiàn)任意進(jìn)制計數(shù)(l) 用復(fù)位法獲得任意進(jìn)制計數(shù)器假定己有一個 N 進(jìn)制計數(shù)器 , 而需要得到一個 M 進(jìn)制計數(shù)器時 , 只要 M<N,Llj 復(fù)位法 使計數(shù)器計數(shù)到 M 時置零 , 即獲得 M 進(jìn)制計數(shù)器。如下圖 15 · 5 所示為一個由 74LS192 十 進(jìn)制計數(shù)器接成的 6 進(jìn)制計數(shù)器。圖 15-7 6進(jìn)制計數(shù)器(2) 利用預(yù)置功能獲得 M 進(jìn)制計數(shù)器 下因?yàn)橛萌齻€ 74LS192 組成的 421 進(jìn)制的

5、計數(shù)器。 圖 15-8 421進(jìn)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)達(dá)度的離散性 , 保證在反饋置“0”信號作用下可靠置“0”。圖 15-7 是一個特殊的 12 進(jìn)制的計數(shù)器電路方案。在數(shù)字鐘里 , 對十位的計時順序是 1 、 2 、 3 、 11 、 12, 即是 12 進(jìn)制的 , 且無 0 數(shù)。如下圖所示 , 當(dāng)計數(shù)到 13 時 , 通過 與非門產(chǎn)生一個復(fù)位信號 , 使 74LS192( 第二片的時十位 ) 直接置成 0000, 而 74LS192( 第一 片 ), 即時的個位直接置成 0001, 從而實(shí)現(xiàn)了從 1 開始到 12 的計數(shù)。 圖 15-9 特殊的 12 進(jìn)制計數(shù)

6、器三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器材1 、數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)板。2 、數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)板擴(kuò)展板。3 、雙蹤示波器 , 數(shù)字萬用表 , 脈沖源。4 、芯片 74LSOO 、 74LS10 、 74LS04 、 74LS32 、 74LS192( 成 CC40192),74LS90,74LSl6l 。 74LS248(74LS48 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)步驟以下實(shí)驗(yàn)均在擴(kuò)展板上進(jìn)行 , 具體的芯片插法與前述實(shí)驗(yàn)相同 , 區(qū)別在于芯片的功能 引腳不同 , 芯片之間的連接方法不同。1 、用 D 觸發(fā)器構(gòu)成 3 位二進(jìn)制異步加法計數(shù)器。按圖 15-1 連線 , 清零脈沖 CR 接至邏輯電平開關(guān)輸出插孔 , 將低位 CP 端接

7、單次脈沖源 , 輸出端 QLQ2 、 QLQO 接邏輯開關(guān)電平顯示插孔 , 各 SD 接高電平 "l" 。清零后 , 逐個送入單次脈沖 , 觀察并列表記錄 QLQO 的狀態(tài)。將單次脈沖改為 lEfz 的連續(xù)脈沖 , 觀察并列表記錄。 QO 的狀態(tài)。 將 lETz 的連續(xù)脈沖改為 lkffz 的連續(xù)脈沖 , 用示波器觀察 CP 、 Q3 、 QLQ1 、 QO 端的波形 , 描繪之。2 、用 D 觸發(fā)器構(gòu)成 3 位 L 進(jìn)制異步減法計數(shù)器。 實(shí)驗(yàn)方法及步驟同上 , 記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。3 、測試 74LS90 的邏輯功能計數(shù)脈沖由單次脈沖源提供 , 如果從 A 端輸入 , 從 QA

8、 端輸出 , 則是二進(jìn)制計數(shù)器 :如果從 B 端輸入 , 從 QD,QC,QB 輸出。則是異步五進(jìn)制加法計數(shù)器 : 當(dāng) QA 和 B 端相連 , 時鐘脈沖從 A 端輸入 , 從 QD,QC,QB,QA 端輸出 , 則是 8421 碼十進(jìn)制計數(shù)器 : 當(dāng) A 端和QD 端相連 , 時鐘脈沖從 B 端輸入 , 從 QD,QC,QB,QA端輸出 , 則是5421碼十制計數(shù)器。輸出端 QD 、 QC 、 QB 、 QA 接一譯碼器 74LS248( 或 74LS48), 經(jīng)過譯碼后接至數(shù)碼管單元的共陰數(shù)碼管。按表 15-1 逐項(xiàng)測試并判斷該集成塊的功能是否正常。具體的接法請參考附錄和有關(guān)資料。3 、測

9、試 74LS192( 或 CC40192 的邏輯功能計數(shù)脈沖由單次脈沖源提供 , 清除端、置數(shù)端、數(shù)據(jù)輸入端 P3 、 P2 、 Pl 、 P0 分別接至邏輯電平輸出插孔 , 輸出端 Q3 、 Q2 、 Q1、QO 接一譯碼器 74LS248( 或 74LS48 , 經(jīng)過譯 碼后接至數(shù)碼管單元的共陰數(shù)碼 , 非同步進(jìn)位輸出端與非同步借位輸出端接邏輯電平顯示插孔。按表 153 逐項(xiàng)測試并判斷該集成塊的功能是否正常。具體的接法請參考附錄和有關(guān)資料。4 、測試 74LS161 的邏輯功能具體的測試方法同實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 2,3, 只是 74LS161 的管腳分布不同 , 功能不同。同樣需要將 74LS161

10、 的輸出經(jīng)過譯碼后在數(shù)碼管上顯示出來 , 關(guān)于 74LS161 的功能及用法 ,74LS248 的功能及用法請參考有關(guān)資料。5 、如圖 154 所示 , 用兩片 74LS192 組成 -J 位十跡制加法計數(shù)樓 ,輸入1Hz的連續(xù)脈沖 , 進(jìn)行由 00 到 99 的累加計數(shù) , 并記錄之。同樣可以將 74LS192 的輸出端接譯碼器 , 用二個數(shù)碼管來顯示其計數(shù)情況。6 、將二位十進(jìn)制加法計數(shù)器改為二位十進(jìn)制減法計數(shù)器 , 實(shí)現(xiàn)由 99 到 00 的遞減計數(shù) ,并記錄之。具體的實(shí)現(xiàn)方法請自己查閱有關(guān)資料 , 畫出詳細(xì)的接線圖 , 在擴(kuò)展板上實(shí)現(xiàn)。7 、按圖 15-7 電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn) , 記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果 , 并仔細(xì)分析實(shí)驗(yàn)原理。 8 、按圖 15-8 電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn) , 記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果 , 并仔細(xì)分析實(shí)驗(yàn)原理。 9 、按圖 15-8 電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn) , 記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果 , 并仔細(xì)分析實(shí)驗(yàn)原理。五、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要