實驗五 時序邏輯電路(計數器和寄存器)-實驗報告一、實驗目的1掌握同步計數器設計方法與測試方法。2掌握常用中規(guī)模集成計數器的邏輯功能和使用方法。 二、實驗設備設備：thhd-2型數字電子計數實驗箱、示波器、信號源器件：74ls163、74ls00、74ls20等。三、實驗原理和實驗電路1計數器計數器不僅可用來計數，也可用于分頻、定時和數字運算。在實際工程應用中，一般很少使用小規(guī)模的觸發(fā)器組成計數器，而是直接選用中規(guī)模集成計數器。2(1) 四位二進制（十六進制）計數器74ls161（74ls163）74lsl61是同步置數、異步清零的4位二進制加法計數器，其功能表見表5.1。74lsl63是同步置數、同步清零的4位二進制加法計數器。除清零為同步外，其他功能與74lsl61相同。二者的外部引腳圖也相同，如圖5.1所示。表5.1 74lsl61（74ls163）的功能表清零預置使能時鐘預置數據輸入輸出工作模式rdldepetcpabcdqaqbqcqd0 （）0000異步清零10dadbdcdddadbdcdd同步置數110保 持數據保持110保 持數據保持1111計 數加1計數3集成計數器的應用實現任意m進制計數器一般情況任意m進制計數器的結構分為3類，第一類是由觸發(fā)器構成的簡單計數器。第二類是由集成二進制計數器構成計數器。第三類是由移位寄存器構成的移位寄存型計數器。第一類，可利用時序邏輯電路的設計方法步驟進行設計。第二類，當計數器的模m較小時用一片集成計數器即可以實現，當m較大時，可通過多片計數器級聯實現。兩種實現方法：反饋置數法和反饋清零法。第三類,是由移位寄存器構成的移位寄存型計數器。4實驗電路：十進制計數器同步清零法同步置數法 六進制扭環(huán)計數器 具有方波輸出的六分頻電路 圖5.1 74ls161（74ls163）外部引腳圖四、實驗內容及步驟 1集成計數器實驗（1）按電路原理圖使用中規(guī)模集成計數器74ls163和與非門74ls00，連接成一個同步置數或同步清零十進制計數器，并將輸出連接至數碼管或發(fā)光二極管。然后使用單次脈沖作為觸發(fā)輸入，觀察數碼管或發(fā)光二極管的變化，記錄得到電路計數過程和狀態(tài)的轉換規(guī)律。（2）根據電路圖，首先用d觸發(fā)器74ls7474構成一個不能自啟的六進制扭環(huán)形計數器，同樣將輸出連接至數碼管或發(fā)光二極管。然后使用單次脈沖作為觸發(fā)輸入，觀察數碼管或發(fā)光二極管的變化，記錄得到電路計數過程和狀態(tài)的轉換規(guī)律。注意觀察電路是否能自啟，若不能自啟，則將電路置位有效狀態(tài)。接下來再用d觸發(fā)器74ls7474構成一個能自啟的六進制扭環(huán)形計數器，重復上述操作。2分頻實驗依據實驗原理圖用74ls163及74ls00組成一個具有方波輸出的六分頻電路。選擇適當時鐘輸入方式及頻率（cp接連續(xù)波脈沖），用雙蹤示波器觀察并記錄時鐘與分頻輸出信號的時序波形。五、實驗結果及數據分析1集成計數實驗同步清零和同步置數的十進制加一計數器狀態(tài)轉換過程分別如下所示：六進制扭環(huán)形計數器的狀態(tài)轉換過程如下：不能自啟的計數狀態(tài)轉換圖 能夠自啟的狀態(tài)轉換圖分頻實驗成功實現了六分頻輸出，始終和輸出波形如下所示：六、實驗總結及改進本次試驗比較成功，通過本次試驗，我掌握了同步計數器設計方法與測試方法，還掌握了常用中規(guī)模集成計數器的邏輯功能和使用方法，本次試驗使我對數字電路設計有了更加深刻的理解，加深了我對相關數電理論的認識，增加了學習數字電子技術的興趣。本次實驗中，關于同步置數的加一計數器和分頻電路，都存在另外的設計思路，這也體現了數字電路設計中的多樣性，因此在實際設計中，我們應該努力拓展自己的思路，應用多種角度去思考，以便設計出更加合理高效的電路。七、實驗思考題解答（1）同步計數器與異步計數器有何區(qū)別？計數器與分頻器有何區(qū)別？同步計數器與異步計數器的主要區(qū)別在于：同步計數器電路采用統一的時鐘脈沖，而異步計數器則沒有統一的時鐘脈沖。分頻器的時鐘脈沖cp一定是周期信號，則輸出信號也是周期性，輸出信號的周期是輸入信號周期的m倍，反過來輸出信號的頻率是輸入信號頻率的m分之一。計數器的時鐘脈沖cp不一定是周期信號，可以是隨機脈沖，稱為計數脈沖，則輸出信號也不一定是周期性。計數器工作目的是紀錄計數脈沖個數（遞加或遞減）以及產生溢出（進位或借位）信號。（2）集成計數器的同步清零和異步清零有和區(qū)別？同步清零的實現需要等待觸發(fā)信號的觸發(fā)，而異步清零則可直接將電路狀態(tài)置零，不需要觸發(fā)輸入。（3）如何判斷計數器能否自啟動?從電路的任意狀態(tài)開始，經過有限次狀態(tài)變換，電路能夠進入有效狀態(tài)循環(huán)，則說明此電路能夠自啟。（3）簡述用雙蹤示波器測試多路信號的時序波形的方法。用雙蹤示波器同時觀察兩個頻率有倍數關系的信號時,一般選用頻率較低的信號作為示波器的內部同步信號。這樣操作比較容易得到穩(wěn)定的觀察波形。（4）在利用數碼管或發(fā)光二極管觀察電路的狀態(tài)轉換規(guī)律及用示波器觀察時序波形時，時鐘輸入方式