基礎(chǔ)B第9次課(計(jì)數(shù)與分頻電路)

電工電子基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)次課實(shí)驗(yàn)提示1．P194–1、22．P177-3計(jì)數(shù)與分頻電路2021/5/91一、計(jì)數(shù)器與分頻電路的簡(jiǎn)介

計(jì)數(shù)器是數(shù)字系統(tǒng)中一種用得最多的時(shí)序邏輯部件，他的基本功能是記錄輸入脈沖的個(gè)數(shù)，可用于分頻、定時(shí)、產(chǎn)生順序脈沖和序列碼以及數(shù)值運(yùn)算等。分頻器是加法計(jì)數(shù)器和減法計(jì)數(shù)器的統(tǒng)稱(chēng)。2021/5/9212.06.2023374LS161是同步置數(shù)，異步清零十六進(jìn)制（M=16）計(jì)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(jì)數(shù)1101φQn3Qn2Qn1Qn0

保持QCC=QCCn11φ0φQn3Qn2Qn1Qn0保持QCC=02021/5/93P194-174LS161是同步置數(shù)，異步清零十六進(jìn)制（M=16），其管腳圖和功能表參見(jiàn)《電工電子實(shí)驗(yàn)手冊(cè)》P91用模N的計(jì)數(shù)器構(gòu)成模M的計(jì)數(shù)器(N>M)，一般采用同步置數(shù)的方法?？刹捎弥米钚?shù)法、置“0”法和置最大數(shù)法?；舅枷胧鞘褂?jì)數(shù)器從預(yù)置狀態(tài)開(kāi)始計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)到滿(mǎn)足模值為M的終止?fàn)顟B(tài)時(shí)產(chǎn)生置數(shù)控制信號(hào)，下一CP周期進(jìn)行置數(shù)，重復(fù)計(jì)數(shù)過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)模M的計(jì)數(shù)。用74LS161設(shè)計(jì)M＝7的計(jì)數(shù)器，測(cè)試并記錄CP、QA、QB、QC、QD各點(diǎn)波形。2021/5/9412.06.20235用74161構(gòu)成模M計(jì)數(shù)器的示意圖74LS161ABCDCPQ3

Q2

Q1

Q0

QCCPTCR反饋函數(shù)LD預(yù)置數(shù)“1”P(pán)194-1-設(shè)計(jì)過(guò)程:2021/5/9512.06.202361.置“0”法

同步預(yù)置數(shù)為全“0”。對(duì)于同步預(yù)置加計(jì)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(jì)數(shù)器從“000”計(jì)到“0110”。反饋函數(shù)LD=Q2Q12021/5/9612.06.20237預(yù)測(cè)波形:2021/5/97用示波器畫(huà)輸出波形：2021/5/98用示波器畫(huà)輸出波形：2021/5/99用示波器畫(huà)輸出波形：2021/5/91012.06.2023112.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(jì)數(shù)器從“1111”計(jì)到“0101”。反饋函數(shù)LD=Q3Q2Q1Q02021/5/91112.06.202312預(yù)測(cè)波形:2021/5/91212.06.2023133.置最小數(shù)法(非8421碼)

同步預(yù)置最小數(shù)，最小數(shù)=N－M。本例中最小數(shù)=16-7=9，即計(jì)數(shù)器從“1001”計(jì)到“1111”?？衫谩癚CC”經(jīng)反相后置數(shù)。電路最簡(jiǎn)單。2021/5/91312.06.202314預(yù)測(cè)波形:2021/5/91412.06.202315以置“0”法為例：用雙蹤示波器同時(shí)觀(guān)測(cè)、記錄CP和QC的波形。觸發(fā)信源應(yīng)選擇QC的通道。至少顯示QC一個(gè)完整的周期，并注意查驗(yàn)、確認(rèn)QC一個(gè)的周期的起始位置。將觀(guān)測(cè)CP的探頭依次分別觀(guān)測(cè)、記錄QB

、QA波形。在示波器上QB

、QA

一個(gè)的周期的起始位置和QC的起始位置相同。記錄波形時(shí)必須注意CP、QC

、QB

、QA各波形的時(shí)間關(guān)系。P194-1-調(diào)測(cè)2021/5/9152、設(shè)計(jì)一個(gè)分頻比N=5的整數(shù)分頻電路，觀(guān)察并記錄時(shí)鐘和輸出波形。解：①搞清分頻的概念。首先分頻是一個(gè)大的概念，它可以用加法計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)，也可以用減法計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)。但通常人們習(xí)慣于用加法計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)分頻。根據(jù)M=7計(jì)數(shù)器的分析設(shè)計(jì)，本題也就是用置“0‘法設(shè)計(jì)M=5的加法計(jì)數(shù)器。則其反饋函數(shù)按SM-1狀態(tài)書(shū)寫(xiě)：

M–1=5–1=6=(0100)2;二、P194-22021/5/916即：SM-1=（0100）2。2021/5/917預(yù)測(cè)輸出波形：2021/5/918例：試用MUX產(chǎn)生1110010序列信號(hào)，用示波器雙蹤觀(guān)察并記錄時(shí)鐘和序列信號(hào)波形。設(shè)計(jì)思路：計(jì)數(shù)器+數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計(jì)分析：①分析序列碼碼長(zhǎng)M=7；

②確定計(jì)數(shù)器的模長(zhǎng)M=7；

③列真值表

三、P176-32021/5/919④求解LD=Q2Q1

2021/5/920⑤畫(huà)波形2021/5/921示波器畫(huà)波形：Ch2作為觸發(fā)源2021/5/922擦出多余的波形，獲得最終的輸出波形：2021/5/92312.06.202324思考題：1、用預(yù)置法設(shè)計(jì)M=9的計(jì)數(shù)電路。

同步預(yù)置數(shù)為全“0”。對(duì)于同步預(yù)置加計(jì)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(jì)數(shù)器從“0000”計(jì)到“1000”。反饋函數(shù)LD=Q32021/5/92412.06.202325M=9的輸出波形圖：2021/5/92512.06.2023262、試用74161和門(mén)電路設(shè)計(jì)循環(huán)順序?yàn)?,1,2,5,6,7,0,1…的模長(zhǎng)為6的計(jì)數(shù)電路。要求電路具有自啟動(dòng)能力，寫(xiě)出設(shè)計(jì)過(guò)程，畫(huà)出電路原理圖。解：1、列出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表

2、在考慮自啟動(dòng)的基礎(chǔ)上寫(xiě)出反饋函數(shù)

3、寫(xiě)出數(shù)據(jù)端的數(shù)據(jù)

D2=D0=1，D3=D1=02021/5/9263、設(shè)計(jì)一個(gè)“10101”的序列信號(hào)發(fā)生器，觀(guān)察并記錄時(shí)鐘和輸出波形。常規(guī)的分析方法通常是：①先分析序列長(zhǎng)度，即：序列長(zhǎng)度=5；②再根據(jù)序列長(zhǎng)度確定計(jì)數(shù)器的模長(zhǎng)，M=5。③

選擇74151數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)序列碼。設(shè)計(jì)思路：①74161用置“0”法設(shè)計(jì)一個(gè)M=5的加法計(jì)數(shù)器;②采用74151芯片，實(shí)現(xiàn)“10101”序列碼。2021/5/927設(shè)計(jì)步驟：2021/5/928預(yù)測(cè)輸出波形：2021/5/9294.示波器的輸入耦合方式中直流和交流有什么區(qū)別？請(qǐng)分別舉一個(gè)實(shí)際應(yīng)用的例子加以說(shuō)明。解:直流耦合：信號(hào)的交直流成分都能顯示；例如：數(shù)字電路中時(shí)鐘信號(hào)的測(cè)量。交流耦合：信號(hào)的交流成分能正常顯示，直流成分不能顯示。例如：測(cè)量直流穩(wěn)壓電源中的紋波。

5.判斷題(1)示波器同時(shí)觀(guān)察M=7計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)cp和進(jìn)位信號(hào)F時(shí)觸發(fā)源應(yīng)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(guò)示波器顯示出來(lái)。（X）2021/5/9306.示波器在雙蹤使用時(shí)，為了使兩個(gè)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(hào)強(qiáng)的信號(hào)作為觸發(fā)同步信號(hào)；在什么情況下使用周期長(zhǎng)的信號(hào)作為觸發(fā)同步信號(hào)。答：同頻下使用強(qiáng)信號(hào)作為同步觸發(fā)信號(hào)；在不同頻率下（整數(shù)倍）使用頻率低的信號(hào)或周期長(zhǎng)的信號(hào)作為同步觸發(fā)信號(hào)。2021/5/9317、用示波器顯示TTL電平時(shí)，其輸入耦合方式選擇

DC（直流）(DC（直流）、AC（交流）、GND（接地）)；當(dāng)雙蹤顯示頻率相同、幅度分別為5mv和1V的兩個(gè)正弦波形時(shí)，觸發(fā)信源選擇幅度為1V的那一路。當(dāng)頻率不同，但兩路波形的頻率具有整數(shù)倍關(guān)系時(shí)，選擇周期長(zhǎng)

(長(zhǎng)、短)的那一路作觸發(fā)信源。2021/5/9328.如圖1所示電路，用TY-360型萬(wàn)用表的直流電壓檔測(cè)量VR2，僅考慮測(cè)量?jī)x表內(nèi)阻對(duì)被電路的影響時(shí)請(qǐng)計(jì)算：（列出計(jì)算過(guò)程）。①用50V直流電壓檔測(cè)得的電壓讀數(shù)VR2=4.55V。②用10V直流電壓檔測(cè)得的電壓讀數(shù)VR2=3.33V。解:TY-360型萬(wàn)用表的直流電壓檔的等效電阻為：20KΩ/V(0.1～50V檔),萬(wàn)用表的等效電阻R=20KΩ×50V=1000KΩVR2=[10÷(200+200//1000)]×(200//1000)≈4.55V萬(wàn)用表的等效電阻R=20KΩ×10V=200KΩVR2=[10÷(200+200//200)]×(200//200)≈3.33V2021/5/9333-2、裝配和調(diào)測(cè)CP脈沖取實(shí)驗(yàn)箱上8kHz矩形波。先裝調(diào)M=7（000~110）的計(jì)數(shù)器，并用示波器檢測(cè)QA、QB、QC波型是否正確。然后連接數(shù)據(jù)選擇器，用示波器觀(guān)測(cè)和記錄CP和序列信號(hào)的波形。安裝時(shí)勿漏接集成電路的電源和GND腳，勿漏接各控制腳。2021/5/93412.06.202335使用數(shù)字示波器注意事項(xiàng)使用數(shù)字示波器同時(shí)