試驗(yàn)5計(jì)數(shù)器及其應(yīng)用1

1、實(shí)驗(yàn)5計(jì)數(shù)器及其應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 學(xué)習(xí)用集成觸發(fā)器構(gòu)成計(jì)數(shù)器的方法2、 掌握中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器的使用及功能測試方法3、 運(yùn)用集成計(jì)數(shù)計(jì)構(gòu)成1/N分頻器二、實(shí)驗(yàn)原理計(jì)數(shù)器是一個(gè)用以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能的時(shí)序部件，它不僅可用來計(jì)脈沖數(shù)，還常用作數(shù)字系統(tǒng)的定時(shí)、分頻和執(zhí)行數(shù)字運(yùn)算以及其它特定的邏輯功能。計(jì)數(shù)器種類很多。按構(gòu)成計(jì)數(shù)器中的各觸發(fā)器是否使用一個(gè)時(shí)鐘脈沖源來分，有同步討數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器。 根據(jù)計(jì)數(shù)制的不同， 分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和任意進(jìn)制計(jì)數(shù) 器。根據(jù)計(jì)數(shù)的增減趨勢， 又分為加法、減法和可逆計(jì)數(shù)器。 還有可預(yù)置數(shù)和可編程序功能 計(jì)數(shù)器等等。 目前， 無論是TTL還是CMO集成電路，都有品

2、種較齊全的中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器。使用者只要借助于器件手冊提供的功能表和工作波形圖以及引出端的排列，就能正確地運(yùn)用 這些器件。1、用D觸發(fā)器構(gòu)成異步二進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器圖5 91是用四只D觸發(fā)器構(gòu)成的四位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器，它的連接特點(diǎn)是將每 只D觸發(fā)器接成T觸發(fā)器，再由低位觸發(fā)器的Q端和高一位的CP端相連接。圖5-9- 1四位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器假設(shè)將圖5-9-1稍加改動(dòng)，即將低位觸發(fā)器的Q端與高一位的CP端相連接，即構(gòu)成了一個(gè)4位二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器。2、中規(guī)模十進(jìn)制計(jì)數(shù)器CC40192是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，具有雙時(shí)鐘輸入，并具有去除和置數(shù)等功能，其引腳排列及邏輯符號(hào)如圖5 -9-2所示。id M

3、I4 I p| id 1 lllolVbii Du CR BO CO LD D2DJ)CC40192(74LSI92)L ? (jo CPu CP匕 奧。七V整l|可3|4| 5|可7| 8|圖5- 9-2 CC40192引腳排列及邏輯符號(hào)圖中 LDLD 一置數(shù)端CPU一加計(jì)數(shù)端CPD一減計(jì)數(shù)端D。、D、D2、。一計(jì)數(shù)器輸入端Q。、Q、Q、Q一數(shù)據(jù)輸出端CR一去除端CC40192 同74LS192,二者可互換使用的功能如表5 9- 1,說明如下:輸入輸出CRLDLDCPUCFDD3D2D1D0QQQQ1XXXXXXX000000XXdcbadcba011xXXx加計(jì)數(shù)011XXXX減計(jì)數(shù)當(dāng)去除

4、端CR為高電平“1時(shí)，計(jì)數(shù)器直接清零；CR置低電平那么執(zhí)行其它功能。當(dāng)CR為低電平，置數(shù)端 LDLD 也為低電平時(shí)，數(shù)據(jù)直接從置數(shù)端D0、D、Q、D3置入計(jì)數(shù)器。當(dāng)CR為低電平，LDLD 為高電平時(shí)，執(zhí)行計(jì)數(shù)功能。執(zhí)行加計(jì)數(shù)時(shí)，減計(jì)數(shù)端CP接高電平，計(jì)數(shù)脈沖由CPU 輸入；在計(jì)數(shù)脈沖上升沿進(jìn)行8421碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)。執(zhí)行減計(jì)數(shù)時(shí)，加計(jì)數(shù)端CPU 接高電平，計(jì)數(shù)脈沖由減計(jì)數(shù)端CP輸入，表5 9-2為8421碼十進(jìn)制加、減計(jì)數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。CO-非同步進(jìn)位輸出端BOBO 一非同步借位輸出端減計(jì)數(shù)3、計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)使用一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器只能表示09十個(gè)數(shù)，為了擴(kuò)大計(jì)數(shù)器范圍，常用多個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)

5、使用。同步計(jì)數(shù)器往往設(shè)有進(jìn)位(或借位)輸出端，故可選用其進(jìn)位(或借位)輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)下一級(jí)計(jì)數(shù)器。圖5 9-3是由CC40192利用進(jìn)位輸出 COCO 控制高一位的CR端構(gòu)成的加數(shù)級(jí)聯(lián)圖。Do DiDJDa口Ds Da D?圖5- 9 3 CC40192級(jí)聯(lián)電路4、實(shí)現(xiàn)任意進(jìn)制計(jì)數(shù)(1)用復(fù)位法獲得任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器假定已有N進(jìn)制計(jì)數(shù)器，而需要得到一個(gè)M進(jìn)制計(jì)數(shù)器時(shí)，只要Mk N,用復(fù)位法使計(jì) 數(shù)器計(jì)數(shù)到M時(shí)置“0，即獲得M進(jìn)制計(jì)數(shù)器。如圖5 9 4所示為一個(gè)由CC40192十進(jìn)制 計(jì)數(shù)器接成的6進(jìn)制計(jì)數(shù)器。(2)利用預(yù)置功能獲M進(jìn)制計(jì)數(shù)器圖5 9-5為用三個(gè)CC40192組成的421進(jìn)制計(jì)數(shù)器。輸

6、入脈沖數(shù)0123456789輸出Q0000000011Q0000111100Q0011001100Q0101010101表5 9-2加法計(jì)數(shù) CC40l92ilCp2 CC40192回外加的由與非門構(gòu)成的鎖存器可以克服器件計(jì)數(shù)速度的離散性，保證在反應(yīng)置“0信號(hào)作用下計(jì)數(shù)器可靠置“0。圖5 - 9-6是一個(gè)特殊12進(jìn)制的計(jì)數(shù)器電路方案。在數(shù)字鐘里，對(duì)時(shí)位的計(jì)數(shù)序列是1、2、也12、1、是12進(jìn)制的，且無0數(shù)。如下圖，當(dāng)計(jì)數(shù)到13時(shí)，通過與非門圖5 9- 4六進(jìn)制計(jì)數(shù)器產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)，使0040192(2)時(shí)十位直接置成0000，而0040192(1),即時(shí)的個(gè)位直接置成0001,從而實(shí)現(xiàn)了5-

7、5 1 12計(jì)數(shù)。Qu Qi S QaJ LD CC40192(l) i入 匚 生口I口蘭口學(xué)CPUul*CPU圖5 9 6特殊12進(jìn)制計(jì)數(shù)器1、+ 5V直流電源23、連續(xù)脈沖源45、邏輯電平開關(guān)67、譯碼顯示器雙蹤示波器單次脈沖源邏輯電平顯示器CC10192x3圖5 9-5 421進(jìn)制計(jì)數(shù)器時(shí)個(gè)位I時(shí)十位p LD CC40192(3)三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件8、004013X 2 (74LS74) 0040192 X 3 (74LS192)四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 用CC4013或74LS74 D觸發(fā)器構(gòu)成4位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器。(1)按圖5 9-1接線，RD接至邏輯開關(guān)輸出插口，將低位CR端接單次脈沖

8、源，輸出端Q、Q、Q、Q接邏輯電平顯示輸入插口，各SD接高電平“1。(2)清零后，逐個(gè)送入單次脈沖，觀察并列表記錄Q3Q狀態(tài)。(3)將單次脈沖改為1HZ的連續(xù)脈沖，觀察QQ的狀態(tài)。(4)將1Hz的連續(xù)脈沖改為1KHz,用雙蹤示波器觀察CR Q、Q、Q、Q端波形，描繪 之。5)將圖5- 91電路中的低位觸發(fā)器的Q端與高一位的CP端相連接，構(gòu)成減法計(jì)數(shù)器， 按實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2) ,3) , 4)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察并列表記錄QQ)的狀態(tài)。2、 測試CC40192或74LS192同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器的邏輯功能計(jì)數(shù)脈沖由單次脈沖源提供，去除端CR置數(shù)端 LDLD、數(shù)據(jù)輸入端D3、Da、Di、D0分別接邏輯開關(guān)，輸

9、出端Q、Q、Q、Q接實(shí)驗(yàn)設(shè)備的一個(gè)譯碼顯示輸入相應(yīng)插口A、8 C、D;COCO 和 BOBO 接邏輯電平顯示插口。按表5-9- 1逐項(xiàng)測試并判斷該集成塊的功能是否正常。(1)去除令CR=1,其它輸入為任意態(tài)，這時(shí)QQQQ= 0000，譯碼數(shù)字顯示為0。去除功能完成后，置C& 0(2)置數(shù)CR = 0, CR, CR任意，數(shù)據(jù)輸入端輸入任意一組二進(jìn)制數(shù)，令LDLD= 0,觀察計(jì)數(shù)譯碼顯示輸出，予置功能是否完成，此后置LDLD = =1。(3)加計(jì)數(shù)C& 0,LD=LD=CR)= 1, CPU接單次脈沖源。清零后送入10個(gè)單次脈沖，觀察譯碼數(shù)字顯示是否按8421碼十進(jìn)制狀態(tài)轉(zhuǎn)換表進(jìn)

10、行；輸出狀態(tài)變化是否發(fā)生在C0的上升沿。(4)減計(jì)數(shù)C& 0,LD=LD=C0 = 1, CPD 接單次脈沖源。參照3)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。CC4011(74LS00)CC4012(74LS20)3、圖5-9 3所示，用兩片CC40192組成兩位十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，輸入1Hz連續(xù)計(jì)數(shù)脈沖，進(jìn)行由00 99累加計(jì)數(shù)，記錄之。4、 將兩位十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器改為兩位十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)由99- 00遞減計(jì)數(shù)，記 錄之。5、按圖5- 9-4電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄之。6、按圖5- 9-5,或圖5-9 6進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄之。7、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字鐘移位60進(jìn)制計(jì)數(shù)器并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)論2、測試CC40192或74LS

11、192同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器的邏輯功能按圖5-9-2連接電路，并根據(jù)5-91逐項(xiàng)測試并判斷該集成塊，可得出該集成塊具有清 除、置數(shù)、加計(jì)數(shù)、減計(jì)數(shù)的功能，因此該集成塊功能正常。3、 圖5 9-3所示，用兩片CC40192組成兩位十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，輸入1Hz連續(xù)計(jì)數(shù)脈沖， 進(jìn)行由00 99累加計(jì)數(shù)，記錄之。按圖5-9-3連接電路，令CR=1, CR1=CR2=0LDLD=1，當(dāng)輸入1HZ連續(xù)計(jì)數(shù)脈沖時(shí)，可觀察到譯碼顯示器由00-99累加計(jì)數(shù)，因此，該十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器可正常工作。4、 將兩位十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器改為兩位十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)由99- 00遞減計(jì)數(shù)。5、 按圖5-9-3連接線路，令CPU

12、= 1, C&0,LDLD=1,在CR端接入1 HZ連續(xù)計(jì)數(shù)脈沖時(shí)，可觀察到譯碼顯示器由9 9-0。遞減計(jì)數(shù)，因此，該兩位十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器功能正常。5、 按圖5-9 4電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄之。按圖5-9-4連接電路，并根據(jù)表5 9 1逐項(xiàng)進(jìn)行測試，可得出該六進(jìn)制計(jì)數(shù)器也具有去除、置數(shù)、加計(jì)數(shù)、減計(jì)數(shù)的功能，因此該集成塊改造成功。6、 按圖5-9- 5,或圖5 9-6進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄之。按圖5-9- 4連接電路，令CPD=1,CR1=CR2=0經(jīng)測試從數(shù)碼管觀察到由01 12進(jìn)行累加計(jì)數(shù)，說明把兩個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器改造成的十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器可以正常工作。7、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字鐘移位60進(jìn)制計(jì)數(shù)器并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的CPU 端接計(jì)數(shù)脈沖，COCO 端接入六進(jìn)制計(jì)數(shù)器的CPU端，經(jīng)測試可實(shí)現(xiàn)0 0 5 9累加計(jì)數(shù)。六、實(shí)驗(yàn)心得這次實(shí)驗(yàn)主要是測試驗(yàn)證一些常用的計(jì)數(shù)器的功能, 課本里的理論知識(shí)， 由于課本上的知識(shí)太多， 平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的讓我真真正正的在實(shí)踐中體會(huì)到了理解和運(yùn)用各個(gè) 元件的功能，平時(shí)看課本時(shí)，有時(shí)問題老是弄不懂，做完實(shí)驗(yàn)后，那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比方一些計(jì)數(shù)器的功能及其應(yīng)用， 通過動(dòng)手實(shí)踐讓我們對(duì)各個(gè)元 件映象深刻。所以在這次實(shí)驗(yàn)過程中，我了解了很多計(jì)數(shù)器的功能，并且對(duì)于其在電路中的 使用有了更多的認(rèn)識(shí)。通過實(shí)