移位寄存器和計數(shù)器實驗(lu)

移位寄存器和計數(shù)與分頻電路實驗2/1/20231天道酬勤主要授課內容：二、用74194雙向移位寄存器設計一個序列信號發(fā)生器，其輸入信號為時鐘CP，輸出信號為序列碼F。實驗任務要求是：1.序列發(fā)生器模值M=8：2.各個碼位上的碼值為00011101;3.測量時鐘信號CP和F的波形。

一、介紹74194雙向移位寄存器的管腳和功能表三、用預置法設計一個計數(shù)電路。實驗要求是：①M=7，并且具有自啟動特性；②測試出其各個輸出端波形的時間關系；③測試其自啟動特性。2/1/20232天道酬勤1、管腳圖注意:左移?右移的說法。

右移：Q0→Q3（0to3的移位）；左移：Q0←Q3

（3downto0的移位）。一、介紹74194雙向移位寄存器的管腳和功能表2/1/20233天道酬勤2.功能表2/1/20234天道酬勤當M0M1=00時，執(zhí)行保持操作；當M0M1=01時，執(zhí)行左移操作；當M0M1=10時，執(zhí)行右移操作；當M0M1=11時，執(zhí)行并入操作；2/1/20235天道酬勤舉例1：試用74194附加門電路設計101001序列信號發(fā)生器，用實驗驗證，用示波器雙蹤觀察并記錄時鐘和輸出波形。解：設計思路：1、根據(jù)序列長度確定所使用的位數(shù)。取N=6101001，101001，···101010√100√001√011√110√2/1/20236天道酬勤2、建立狀態(tài)轉移表0011011113、求解DSR2/1/20237天道酬勤4、畫電路圖2/1/20238天道酬勤2/1/20239天道酬勤4、預測波形2/1/202310天道酬勤左移DSL的設計:2/1/202311天道酬勤舉例2：通過實驗驗證7.9.7(a)圖所示四位環(huán)形計數(shù)器的自啟動性能,畫出完全狀態(tài)流圖。

2/1/202312天道酬勤???110????11???0010?0?0010110100Q4Q3

Q2Q1

Q1n+12/1/202313天道酬勤強調環(huán)形計數(shù)器設計中有一個特點：下面檢查電路是否具有自啟動性：???110????11???0010?0?0010110100Q4Q3

Q2Q1

0011→0110→1100→1000√0101→1010→0100

√0111→1110→1100→1000

√1001→0010

√1101→1010→0100

√1011→0110→1100→1000

√0000→0001√1111→1110→1100→1000

√電路具有自啟動

0000狀態(tài)一定要圈畫，使其為0001狀態(tài)；1111狀態(tài)一定不能圈畫，使其為1110狀態(tài)。這樣電路才會具有自啟動能力。2/1/202314天道酬勤2)優(yōu)點：

電路結構極為簡單,不需要另加譯碼器電路。3)缺點：為了實現(xiàn)模值M=n的計數(shù)器，就要使用n個FF，F(xiàn)F的利用率不高。2/1/202315天道酬勤解：設計思路：1、根據(jù)序列長度確定所使用的位數(shù)。取N=800011101，00011101，···000001011√111110101二、用74194雙向移位寄存器設計一個序列信號發(fā)生器，其輸入信號為時鐘CP，輸出信號為序列碼F。實驗任務要求是：1.序列發(fā)生器模值M=8：2.各個碼位上的碼值為00011101;3.測量時鐘信號CP和F的波形。(P153J3)

010100√√√√√√2/1/202316天道酬勤2、建立狀態(tài)轉移表3、求解DSR檢查自啟動:可以自啟動2/1/202317天道酬勤4、畫電路圖(方法一)（1）用74HC194和門電路實現(xiàn)2/1/202318天道酬勤（2）用74HC194和74HC151電路實現(xiàn)2/1/202319天道酬勤4、預測波形F=Q22/1/202320天道酬勤三、用預置法設計一個計數(shù)電路。(P150J2)實驗要求是：①M=7，并且具有自啟動特性；②測試出其各個輸出端波形的時間關系；③測試其自啟動特性。2/1/202321天道酬勤74LS161是同步置數(shù)，異步清零十六進制（M=16）計數(shù)器，其功能表如下PTCLKQ3Q2Q1Q0功能01φφφ0000異步清零10φφ↑D

B

C

A同步并入1111↑0000~11118421計數(shù)1101φQn3Qn2Qn1Qn0

保持QCC=QCCn11φ0φQn3Qn2Qn1Qn0保持QCC=02/1/202322天道酬勤用74161構成模M計數(shù)器的示意圖74LS161ABCDCPQ3

Q2

Q1

Q0

QCCPTCR反饋函數(shù)LD預置數(shù)“1”P150J2-設計過程:2/1/202323天道酬勤1.置“0”法同步預置數(shù)為全“0”。對于同步預置加計數(shù)器，反饋狀態(tài)為（M－1），本例中反饋狀態(tài)為7－1=6，即計數(shù)器從“000”計到“0110”。反饋函數(shù)LD=Q2Q12/1/202324天道酬勤預測波形:2/1/202325天道酬勤注意：示波器設置：1、CH1→CP，CH2→Q2，CH1和CH2分別為直流耦合，2、Y方向：CH1和CH2分別選擇2V/divX方向：500ms/div在TRIGGER欄中，點擊MEUN鍵→選擇CH2為觸發(fā)源并且上升沿觸發(fā)，再按50℅鍵波形穩(wěn)定。3、CH1→CP,CH2→Q2CH1→Q1,CH2→Q2CH1→Q0,CH2→Q2注意：所有的波形都對著Q2畫，這樣波形才能穩(wěn)定。2/1/202326天道酬勤2.置最大數(shù)法(非8421碼)反饋狀態(tài)為（M－2），本例中反饋狀態(tài)為7－2=5，即計數(shù)器從“1111”計到“0101”。反饋函數(shù)LD=Q3Q2Q1Q02/1/202327天道酬勤預測波形:2/1/202328天道酬勤3.置最小數(shù)法(非8421碼)同步預置最小數(shù)，最小數(shù)=N－M。本例中最小數(shù)=16-7=9，即計數(shù)器從“1001”計到“1111”。可利用“QCC”經(jīng)反相后置數(shù)。電路最簡單。2/1/202329天道酬勤預測波形:2/1/202330天道酬勤思考題：1、用預置法設計M=9的計數(shù)電路。同步預置數(shù)為全“0”。對于同步預置加計數(shù)器，反饋狀態(tài)為（M－1），本例中反饋狀態(tài)為9－1=8，即計數(shù)器從“0000”計到“1000”。反饋函數(shù)LD=Q32/1/202331天道酬勤M=9的輸出波形圖：2/1/202332天道酬勤注意：示波器設置：1、CH1→CP，CH2→Q3，CH1和CH2分別為直流耦合，2、Y方向：CH1和CH2分別選擇2V/divX方向：500ms/div在TRIGGER欄中，點擊MEUN鍵→選擇CH2為觸發(fā)源并且上升沿觸發(fā)，再按50℅鍵波形穩(wěn)定。3、CH1→CP,CH2→Q3CH1→Q2,CH2→Q3CH1→Q1,CH2→Q3CH1→Q0,CH2→Q3注意：所有的波形都對著Q3畫，這樣波形才能穩(wěn)定。2/1/202333天道酬勤2、試用74161和門電路設計循環(huán)順序為0,1,2,5,6,7,0,1…的模長為6的計數(shù)電路。要求電路具有自啟動能力，寫出設計過程，畫出電原理圖。解：1、列出狀態(tài)轉移表

2、在考慮自啟動的基礎上寫出反饋函數(shù)

3、寫出數(shù)據(jù)端的數(shù)據(jù)D2=D0=1，D3=D1=02/1/202334天道酬勤2/1/202335天道酬勤注意：示波器設置：1、CH1→CP，CH2→Q2，CH1和CH2分別為直流耦合，2、Y方向：CH1和CH2分別選擇2V/divX方向：500ms/div在TRIGGER欄中，點擊MEUN鍵→選擇CH2為觸發(fā)源并且上升沿觸發(fā)，再按50℅鍵波形穩(wěn)定。3、CH1→CP,CH2→Q2CH1→Q1,CH2→Q2CH1→Q0,CH2→Q2注意：所有的波形都對著Q2畫，這樣波形才能穩(wěn)定。2/1/202336天道酬勤解：11100010011010，111000···降去Q3：3、試用74194及74151設計產(chǎn)生序列

11100010011010，···要求電路具有自啟動性。2/1/202337天道酬勤↓注意：要使電路具有自啟動性，0000一定要取“1”，才能使0000→0001。1111一定要取“0”，才能使1111→1110。2/1/202338天道酬勤2/1/202339天道酬勤4.示波器的輸入耦合方式中直流和交流有什么區(qū)別？請分別舉一個實際應用的例子加以說明。解:直流耦合：信號的交直流成分都能顯示；例如：數(shù)字電路中時鐘信號的測量。交流耦合：信號的交流成分能正常顯示，直流成分不能顯示。例如：測量直流穩(wěn)壓電源中的紋波。

5.判斷題(1)示波器同時觀察M=7計數(shù)器的時鐘信號cp和進位信號F時觸發(fā)源應該選擇為F。（√）(2)示波器耦合方式中的DC耦合是指直流耦合，只有直流分量能夠通過示波器顯示出來。（X）2/1/202340天道酬勤6.示波器在雙蹤使用時，為了使兩個通道的波形穩(wěn)定的顯示在屏幕上，在什么情況下使用信號強的信號作為觸發(fā)同步信號；在什么情況下使用周期長的信號作為觸發(fā)同步信號。答：同頻下使用強信號作為同步觸