實(shí)驗(yàn)五集成計(jì)數(shù)器與移位寄存器

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1、實(shí)驗(yàn)四 集成計(jì)數(shù)器與移位寄存器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用, 熟悉中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器的邏輯功能及使用方法,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)計(jì)數(shù)器的功能擴(kuò)展,了解集成譯碼器及顯示器的應(yīng)用,實(shí)驗(yàn)設(shè)備:數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái),實(shí)驗(yàn)器件:74LS00、74LS161、74LS191、74LS194各1片,二. 實(shí)驗(yàn)儀器及器件,,掌握用74LS194設(shè)計(jì)任意模值的扭環(huán)計(jì)數(shù)器的方法,,74LS161的邏輯功能示意圖 74LS161的管腳排列,74LS161功能表,,三、實(shí)驗(yàn)原理, 集成四位同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS161,74LS161時(shí)序波形圖,,,利用161實(shí)現(xiàn)任意進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器,1)清零法,74LS161是異步清零,根據(jù)設(shè)計(jì)要

2、求寫反饋清零函數(shù),上式中: “M”為所求計(jì)數(shù)器的模值,“”為反饋的二進(jìn)制代碼,,,例:采用清零法,用161設(shè)計(jì)一個(gè)模11的加法計(jì)數(shù)器,2)置數(shù)法,當(dāng)置數(shù)出初值為0時(shí), 由于74LS161是同步置數(shù),根據(jù)設(shè)計(jì)要求寫反饋置數(shù)函數(shù),“M”為計(jì)數(shù)器的模值。,例:采用置數(shù)法,用161設(shè)計(jì)一個(gè)0-9的加法計(jì)數(shù)器,返回,,當(dāng)置數(shù)的初值不為0 時(shí),畫出所要求的全部狀態(tài),在最后一個(gè)狀態(tài)取反饋使LD為0即可。 如:使用74LS161設(shè)計(jì)4-9的加法計(jì)數(shù)器。, 4位二進(jìn)制可逆(加減)計(jì)數(shù)器74LS191,74LS191是集成4位同步二進(jìn)制加減計(jì)數(shù)器,可以執(zhí)行十六進(jìn)制加/減法計(jì)數(shù)及異步置數(shù)功能。,,詳細(xì)引腳功能參見(jiàn)課

3、本 231頁(yè),74LS191功能表,加計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)時(shí),使用與非門,取1反饋,減計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)時(shí),使用或門,取0反饋,在只提供二輸入與非門的情況下,如何替代或門?,i.移位寄存器的功能: 在數(shù)字系統(tǒng)中能寄存二進(jìn)制信息,并進(jìn)行移位的邏輯部件稱為移位寄存器。 Ii. 集成移位寄存器74LS194功能: 具有 左移位、 右移位、清零、數(shù)據(jù)并入/并出、并入/串出等多種功能。,移位寄存器74LS194,,iii、74LS194的功能表,d0,0,0,0,,,保 持,,,,,,,0,1,左移輸入0,0,Q3,Q2,Q1,,,,,,,1,1,左移輸入1,1,Q3,Q2,Q1,,,,,,1,,0,1,1,右移輸入0

4、,Q2,Q1,Q0,0,,,,,0,,,1,0,1,右移輸入1,Q2,Q1,Q0,1,,,,,1,,,1,0,1,并行置數(shù),d3,d2,d1,d0,d3,d2,d1,,,,1,1,1,,保 持,,,,,,,0,,,1,置零,0,0,0,0,,,,,,,,,,0,Q3,Q2,Q1,Q0,D3,D2,D1,D0,DSR,DSL,CP,M0,M1,CR,說(shuō)明,輸 出,輸 入,,,,,,,,,,,,Q3,Q2,Q1,Q0,M1,M0,DSL,DSR,CP,CR,,CT74LS194,D3,D2,D1,D0,CR,,,,,,,,74LS194構(gòu)成的順序脈沖發(fā)生器及其波形,iv. 移位寄存器的

5、應(yīng)用 : 移位寄存器構(gòu)成的計(jì)數(shù)器在實(shí)際工程中經(jīng)常用到。 如用移位存器構(gòu)成環(huán)形計(jì)數(shù)器、扭環(huán)形計(jì)數(shù)器和順序脈沖發(fā)生器等。,74LS194構(gòu)成的七進(jìn)制扭環(huán)形計(jì)數(shù)器,74LS194構(gòu)成的六進(jìn)制扭環(huán)形計(jì)數(shù)器,請(qǐng)根據(jù)移位原理,自行推導(dǎo)其工作過(guò)程,,13進(jìn)制扭環(huán)計(jì)數(shù)器及其狀態(tài)轉(zhuǎn)換表,移位寄存器的級(jí)聯(lián),V.雙向移位寄存器設(shè)計(jì),工作原理: 當(dāng)X=1時(shí),M1=0,M0=1,執(zhí)行右移功能; n=3,其模值M=23=6; 當(dāng)X=1時(shí),M1=1,M0=0,執(zhí)行左移功能。 n=3,其模值M=23-1=5。,n :代表環(huán)內(nèi)包圍的輸出端的個(gè)數(shù); 如果是通過(guò)二輸入與非門取反饋?zhàn)饕迫霐?shù)據(jù),則為奇數(shù)模,M=2n-1 如果是通過(guò)

6、非門取反饋?zhàn)饕迫霐?shù)據(jù),則為偶數(shù)模,M=2n。, 顯示及譯碼,計(jì)數(shù)器輸出端的狀態(tài)反映了計(jì)數(shù)脈沖的多少 ,通過(guò)譯碼器和顯示器把計(jì)數(shù)器的輸出顯示為相應(yīng)的數(shù)。, LED發(fā)光二極管也用作計(jì)數(shù)器狀態(tài)顯示,但讀取狀態(tài)時(shí)不如數(shù)碼管直觀。, 二---十進(jìn)制譯碼器用于將二---十進(jìn)制代碼譯成十進(jìn)制數(shù)字,去驅(qū)動(dòng)十進(jìn)制的數(shù)字顯示器件,顯示09十個(gè)數(shù)字。數(shù)碼管是一種常用的數(shù)字顯示器件。,,數(shù)碼管段結(jié)構(gòu),計(jì)數(shù)、譯碼、顯示接口圖,實(shí)驗(yàn)箱上已將譯碼器芯片和數(shù)碼管連接好,實(shí)驗(yàn)時(shí)只要將十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出端Q3Q2Q1Q0直接連接到譯碼器的相應(yīng)輸入端DCBA,即可顯示數(shù)字09 。,數(shù)碼管顯示方式,,,LED顯示方式,二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的

7、輸出端Q3Q2Q1Q0 直接連接四個(gè)LED燈,通過(guò)LED燈 的亮滅,即可反映計(jì)數(shù)器的狀態(tài) 。,,,,,,計(jì)數(shù)器,,CP, 數(shù)碼管只能顯示0-9對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制信息 LED能顯示任意的二進(jìn)制信息,,,計(jì)數(shù)器又稱分頻器,N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出脈沖就是輸入脈沖的N分頻。 N進(jìn)制計(jì)數(shù)器可直接作N分頻器。 計(jì)數(shù)器的有效狀態(tài)數(shù)、模數(shù)和分頻系數(shù)是同一含義。,分頻器,,,計(jì)數(shù)器的Q3Q2Q1Q0輸出分別對(duì)應(yīng)16分頻、8分頻、4分頻、2分頻、,,,四、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求,3. 用74LS191及74LS00設(shè)計(jì)一個(gè)94的減法計(jì)數(shù)器。通過(guò)LED或數(shù)碼管觀察并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果;,4.用74LS194及74LS00設(shè)計(jì)一雙

8、向移位扭環(huán)形計(jì)數(shù)器,要求右移時(shí)M=7,左移時(shí)M=8,通過(guò)LED觀察并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。,1. 用74LS161及74LS00設(shè)計(jì)一個(gè)3B的加法計(jì)數(shù)器,通過(guò)LED并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果;,2. 用74LS191及74 LS00設(shè)計(jì)一個(gè)29的加法計(jì)數(shù)器。通過(guò)LED或數(shù)碼管觀察并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果;,在只提供二輸入與非門的情況下,如何替代三輸入與非門?,注:為便于觀察記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,CP可選用1Hz、2Hz連續(xù)脈沖,或選用單次脈沖;,,,一、如何用二輸入與非門代換三輸入與非門?,二、如何用與非門替代或門?,注意:在實(shí)驗(yàn)室只提供了74LS00二輸入與非門,若設(shè)計(jì)中出現(xiàn)了三輸入與非門,或者或門,均需適當(dāng)變換表達(dá)式,通過(guò)二輸入與非門74LS00實(shí)現(xiàn)。,五、思考題,2片161最大可以實(shí)現(xiàn)多少分頻? 共陰極和共陽(yáng)極數(shù)碼管有何區(qū)別?,六、預(yù)習(xí)要求,1、復(fù)習(xí)有關(guān)計(jì)數(shù)器部分內(nèi)容,了解74LS161、 74LS191的功能。 2、 擬出實(shí)驗(yàn)中所需測(cè)試表格。 3、 能畫出用74LS161、74LS191整體反饋置數(shù)的方 法構(gòu)成不同進(jìn)制的電路圖。,

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