實(shí)驗(yàn)7集成計(jì)數(shù)器(實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求).doc

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集成計(jì)數(shù)器 --實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.5分） 1.熟悉中規(guī)模集成電路計(jì)數(shù)器的功能及應(yīng)用。 2.掌握利用中規(guī)模集成電路計(jì)數(shù)器構(gòu)成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法。 3. 掌握計(jì)數(shù)器的典型應(yīng)用。 二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件（0.5分） 序 號(hào) 名 稱 型號(hào)與規(guī)格 數(shù) 量 備 注 1 數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱 1臺(tái) 2 集成芯片 74LS161 1片 四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器 3 集成芯片 74LS151 1片 8選1數(shù)據(jù)選擇器 4 集成芯片 74LS00 1片 4二輸入與非門 5 集成芯片 74LS20 1片 二四輸入與非門 三、實(shí)驗(yàn)原理（0.5分） 計(jì)數(shù)器對(duì)輸入的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，來一個(gè)CP脈沖計(jì)數(shù)器狀態(tài)變化一次。根據(jù)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)循環(huán)長(zhǎng)度M，稱之為模M計(jì)數(shù)器（M進(jìn)制計(jì)數(shù)器）。通常，計(jì)數(shù)器狀態(tài)編碼按二進(jìn)制數(shù)的遞增或遞減規(guī)律來編碼，對(duì)應(yīng)地稱之為加法計(jì)數(shù)器或減法計(jì)數(shù)器。 一個(gè)計(jì)數(shù)型觸發(fā)器就是一位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。N個(gè)計(jì)數(shù)型觸發(fā)器可以構(gòu)成同步或異步N位二進(jìn)制加法或減法計(jì)數(shù)器。當(dāng)然，計(jì)數(shù)器狀態(tài)編碼並非必須按二進(jìn)制數(shù)的規(guī)律編碼，可以給M進(jìn)制計(jì)數(shù)器任意地編排M個(gè)二進(jìn)制碼。 在數(shù)字集成產(chǎn)品中，通用的計(jì)數(shù)器是二進(jìn)制和十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。按計(jì)數(shù)長(zhǎng)度、有效時(shí)鐘、控制信號(hào)、置位和復(fù)位信號(hào)的不同有不同的型號(hào)。 1．74LS161計(jì)數(shù)器 74LS161是集成TTL四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，其符號(hào)和管腳分布分別如下圖1所示： 表 1為74LS161的功能表：表1 A B C D 0 0 0 0 0 1 0 ↑ A B C D A B C D 1 1 0 保持 1 1 0 保持 1 1 1 1 ↑ 計(jì)數(shù) 從表1可以知道74LS161在為低電平時(shí)實(shí)現(xiàn)異步復(fù)位（清零）功能，即復(fù)位不需要時(shí)鐘信號(hào)。在復(fù)位端高電平條件下，預(yù)置端為低電平時(shí)實(shí)現(xiàn)同步預(yù)置功能，即需要有效時(shí)鐘信號(hào)才能使輸出狀態(tài) 等于并行輸入預(yù)置數(shù)A B C D。在復(fù)位和預(yù)置端都為無效電平時(shí)，兩計(jì)數(shù)使能端輸入使能信號(hào)，74LS161實(shí)現(xiàn)模16加法計(jì)數(shù)功能；兩計(jì)數(shù)使能端輸入禁止信號(hào)， ，集成計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)狀態(tài)保持功能，。在時(shí)，進(jìn)位輸出端OC=1。 2．組成任意進(jìn)制的計(jì)數(shù)器 在數(shù)字集成電路中有許多型號(hào)的計(jì)數(shù)器產(chǎn)品，可以用這些數(shù)字集成電路來實(shí)現(xiàn)所需要的計(jì)數(shù)功能和時(shí)序邏輯功能。在設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路時(shí)有兩種方法，一種為反饋清零法，另一種為反饋置數(shù)法。 （1）反饋清零法 反饋清零法是利用反饋電路產(chǎn)生一個(gè)給集成計(jì)數(shù)器的復(fù)位信號(hào)，使計(jì)數(shù)器各輸出端為零（清零）。反饋電路一般是組合邏輯電路，計(jì)數(shù)器輸出部分或全部作為其輸入，在計(jì)數(shù)器一定的輸出狀態(tài)下即時(shí)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，使計(jì)數(shù)電路同步或異步地復(fù)位。反饋清零法的邏輯框圖見圖 2。 Qn-1 … Q1 Q0 計(jì)數(shù)器 CP Z CP … … 圖2 反饋清零法框圖 （2）反饋置數(shù)法 反饋置數(shù)法將反饋邏輯電路產(chǎn)生的信號(hào)送到計(jì)數(shù)電路的置位端，在滿足條件時(shí)，計(jì)數(shù)電路輸出狀態(tài)為給定的二進(jìn)制碼。反饋置數(shù)法的邏輯框圖如圖 3所示。 Qn-1 … Q1 Q0 計(jì)數(shù)器 組合電路 CP Z CP … … Dn-1 … D0 dn-1 … d0 圖 3 反饋清零法框圖 在時(shí)序電路設(shè)計(jì)中，以上兩種方法有時(shí)可以并用。 （3）級(jí)聯(lián)--采用并行整體置數(shù)法 3.序列信號(hào)發(fā)生器 在數(shù)字信號(hào)的傳輸和測(cè)試過程中，有時(shí)需要一組特定順序的串行數(shù)字編碼，如“0100111”，將這種數(shù)字串行信號(hào)稱為序列信號(hào)，用來產(chǎn)生序列信號(hào)的電路稱為序列信號(hào)發(fā)生器。構(gòu)成序列信號(hào)發(fā)生器的方法主要有：計(jì)數(shù)器加數(shù)據(jù)選擇器 這種方法簡(jiǎn)單、直觀。如利用74LS161和74LS151產(chǎn)生序列信號(hào)00010111（高位在前）的電路連接圖見下圖所示。 圖 產(chǎn)生00010111的序列信號(hào)發(fā)生器一 在CP時(shí)鐘脈沖信號(hào)的作用下，4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS161低三位的狀態(tài)按照000→001→010→011→100→101→110→111→000的循環(huán)進(jìn)行計(jì)數(shù)。由于這三位輸出作為8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS151的地址端輸入變量，隨著狀態(tài)的變化，D0-D7的狀態(tài)就出現(xiàn)在Y。通過定義數(shù)據(jù)選擇器輸入端的狀態(tài)，就可以在輸出端得到不同的序列信號(hào)輸出。 五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟（1分） 1．集成計(jì)數(shù)器74LS161 功能測(cè)試 1）用74LS161四位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器組成一個(gè)同步十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，cp端送入單次脈沖，輸出Q依次與發(fā)光二極管相連，送入脈沖的同時(shí)觀察二極管的亮滅并記錄分析其計(jì)數(shù)狀態(tài)。 分析提示：反饋置數(shù)法是通過反饋產(chǎn)生置數(shù)信號(hào)，將預(yù)置數(shù)ABCD預(yù)置到輸入端。74LS161是同步置數(shù)的，需CP和都有效才能置數(shù)，因此應(yīng)先于CP出現(xiàn)。所以M-1個(gè)CP后就應(yīng)產(chǎn)生有效信號(hào)。預(yù)置數(shù)ABCD=0000，應(yīng)在QAQBQCQD=1101時(shí)預(yù)置端變?yōu)榈碗娖健? (1）畫出用74LS161所設(shè)計(jì)的十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的電路連接圖。 (2）畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。 2） 用74LS161四位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器組成一個(gè)同步7進(jìn)制計(jì)數(shù)器，cp端送入單次脈沖，輸出依次與發(fā)光二極管相連，送入脈沖的同時(shí)觀察二極管的亮滅并記錄分析其計(jì)數(shù)狀態(tài)。 (1）畫出用74LS161所設(shè)計(jì)的七進(jìn)制計(jì)數(shù)器的電路連接圖。 (2）畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。 2.集成計(jì)數(shù)器74LS161級(jí)聯(lián)功能測(cè)試--利用2片74ls161構(gòu)成模83的計(jì)數(shù)器 3．用74LS151與74LS161構(gòu)成10110011序列信號(hào)發(fā)生器，并用示波器觀察電路輸入脈沖與輸出序列信號(hào)的波形。 6、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（2分） 1.實(shí)驗(yàn)1數(shù)據(jù) (1）畫出用74LS161所設(shè)計(jì)的十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的電路連接圖及狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。 (1）畫出用74LS161所設(shè)計(jì)的七進(jìn)制計(jì)數(shù)器的電路連接圖及狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。 2.實(shí)驗(yàn)2數(shù)據(jù) 畫出用74LS161所設(shè)計(jì)的83進(jìn)制計(jì)數(shù)器的電路連接圖。 3.實(shí)驗(yàn)3數(shù)據(jù) 畫出電路連接圖。 七．實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求（0.5分） 總結(jié)利用計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法。