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1、實驗四 集成計數(shù)器與移位寄存器的設(shè)計與應(yīng)用 熟悉中規(guī)模集成計數(shù)器的邏輯功能及使用方法 一、實驗?zāi)康? 學(xué)習(xí)計數(shù)器的功能擴展 了解集成譯碼器及顯示器的應(yīng)用 實驗設(shè)備：數(shù)字電路實驗箱 1臺 實驗器件： 74LS00、 74LS161、 74LS191、 74LS194各 1片 二 . 實驗儀器及器件 掌握用 74LS194設(shè)計任意模值的扭環(huán)計數(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、實驗原理 集成四位同步二進制加法計數(shù)器 74LS161 74LS161時序波形圖 利用 161實現(xiàn)任意進制加法計
2、數(shù)器 MSCR 1）清零法 74LS161是異步清零，根據(jù)設(shè)計要求寫反饋清零函數(shù) 上式中： “ M”為所求計數(shù)器的模值，“ ” 為反饋的二進制代 碼 例：采用清零法，用 161設(shè)計一個模 11的加法計數(shù)器 1MSLD 2）置數(shù)法 當(dāng)置數(shù)出初值為 0時， 由于 74LS161是同步置數(shù)， 根據(jù)設(shè)計要求寫反饋置數(shù)函數(shù) “M”為計數(shù)器的模值。 例：采用置數(shù)法，用 161設(shè)計一個 0-9的加 法計數(shù)器 返回 當(dāng)置數(shù)的初值不為 0 時，畫出所要求的全部 狀態(tài)，在最后一個狀態(tài)取反饋使 LD為 0即可。 如：使用 74LS161設(shè)計 4-9的加法計數(shù)器。 4位二進
3、制可逆（加減）計數(shù)器 74LS191 74LS191是集成 4位同步二進制加減計數(shù)器，可以執(zhí) 行十六進制加 /減法計數(shù)及異步置數(shù)功能。 詳細引腳功能參見課本 231頁 74LS191功能表 加計數(shù)器設(shè)計時，使用 與非門，取 1反饋 減計數(shù)器設(shè)計時，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)中能寄存二進制信 息，并進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。 移位寄存器的 74LS194
4、 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 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 說明 輸 出 輸
5、 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. 移位寄存器的應(yīng)用 ： 移位寄存器構(gòu)成的計 數(shù)器在實際工程中經(jīng)常用 到。 如用移位存器構(gòu)成 環(huán) 形計數(shù)器 、 扭環(huán)形計數(shù)器 和 順序脈沖發(fā)生器 等。 74LS194構(gòu)成的七進制扭環(huán)形計數(shù)器 74LS194構(gòu)成的六進制扭環(huán)形計數(shù)器 請根據(jù)移位原理，自行推導(dǎo)其工作過程 C T 7 4 L S 1 9 4 ( 1 ) O 1 X X X X X C R D 0 D 1 D 2 D 3 M 0 M
6、 1 D S L D S R C T 7 4 L S 1 9 4 ( 2 ) O 1 X X X X C R D 0 D 1 D 2 D 3 M 0 M 1 D S L D S R & X C P C R Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 13進制扭環(huán) 計數(shù)器及其 狀態(tài)轉(zhuǎn)換表 移位寄存器的級聯(lián) V.雙向移位寄存器設(shè)計 工作原理： 當(dāng) X=1時， M1=0， M0=1， 執(zhí)行右移功能； n=3，其模值 M=2 3=6； 當(dāng) X=1時 ， M1=1， M0=0， 執(zhí)行左移功能。 n=3，其模值 M=2 3- 1=5。 n ：代表環(huán)內(nèi)包圍的輸出端
7、的個數(shù)； 如果是通過二輸入與非門取反饋作移入數(shù)據(jù)，則為奇數(shù)模， M=2n-1 如果是通過非門取反饋作移入數(shù)據(jù)，則為偶數(shù)模， M=2n。 顯示及譯碼 計數(shù)器輸出端的狀態(tài)反映了計數(shù)脈沖的多少 ，通 過譯碼器和顯示器把計數(shù)器的輸出顯示為相應(yīng)的數(shù) 。 LED發(fā)光二極管也用作計數(shù)器狀態(tài)顯示，但讀取 狀態(tài)時不如數(shù)碼管直觀。 二 ---十進制譯碼器用于將二 ---十進制代碼譯成十 進制數(shù)字，去驅(qū)動十進制的數(shù)字顯示器件，顯示 0 9十個數(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) 計數(shù)、譯碼、顯示接口圖 實驗箱上已將譯碼器芯片和數(shù)碼管連接好，實驗時只 要將十進制計數(shù)器的
8、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 二進制計數(shù)器的輸出端 Q3Q2Q1Q0 直接連接四個 LED燈，通過 LED燈 的亮滅，即可反映計數(shù)器的狀態(tài) 。 2Q 1Q 0Q3Q 計數(shù)器 CP 數(shù)碼管只能顯示 0-9對應(yīng)的二進制信息 LED能顯示任意的二進制信息 計數(shù)器又稱分頻器， N進制計數(shù)器的進位輸出脈沖就 是輸入脈沖的 N分頻。 N進制計數(shù)器可直接作 N分頻器。 計數(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 計數(shù)器的 Q3Q2Q1Q0輸出分別對應(yīng) 16分頻
9、、 8分頻、 4分頻、 2分頻、 四、設(shè)計任務(wù)與要求 3. 用 74LS191及 74LS00設(shè)計一個 94的減法計數(shù) 器。通過 LED或數(shù)碼管觀察并記錄實驗結(jié)果； 4.用 74LS194及 74LS00設(shè)計一雙向移位扭環(huán)形計 數(shù)器，要求右移時 M=7，左移時 M=8，通過 LED觀 察并記錄實驗結(jié)果。 1. 用 74LS161及 74LS00設(shè)計一個 3B的加法計數(shù) 器，通過 LED并記錄實驗結(jié)果； 2. 用 74LS191及 74 LS00設(shè)計一個 29的加法計數(shù) 器。通過 LED或數(shù)碼管觀察并記錄實驗結(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
10、于觀察記錄實驗現(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？ CABA B CF BABABAF 注意：在實驗室只提供了 74LS00二輸入與非門，若設(shè) 計中出現(xiàn)了三輸入與非門，或者或門，均需適當(dāng)變換表達 式，通過二輸入與非門 74LS00實現(xiàn)。 五、思考題 2片 161最大可以實現(xiàn)多少分頻？ 共陰極和共陽極數(shù)碼管有何區(qū)別？ 六、預(yù)習(xí)要求 1、復(fù)習(xí)有關(guān)計數(shù)器部分內(nèi)容 ,了解 74LS161、 74LS191的功能。 2、 擬出實驗中所需測試表格。 3、 能畫出用 74LS161、 74LS191整體反饋置數(shù)的方 法構(gòu)成不同進制的電路圖。
實驗四集成計數(shù)器與移位寄存器.ppt
