1、實驗 5 計數器實驗電路1 實驗目的掌握計數器的工作原理及特性 采用觸發(fā)器及集成計數器構成任意進制計數器2 實驗儀器與元器件實驗儀器數字電路實驗箱、數字萬用表、示波器2.2 芯片74LS00/74ls04 74LS4874LS161 共陰數碼管 電位器 電阻等其它元件若 干3 預習要求預習計數器相關內容。作出預習報告。4 實驗原理計數器是用來實現計數功能的時序部件 , 它能夠計脈沖數 , 還可以實現定 時、分頻、產生節(jié)拍脈沖和脈沖序列等。計數器的種類很多，按時鐘脈沖輸入 方式的不同，可以分為同步計數器和異步計數器。按進位體制不同，可以分二 進制和非二進制計數器。 按計數的增減趨勢， 可分加法或

2、減法計數器等。 目前， 無論是TTL還是CMO集成電路，都有品種齊全的中規(guī)模集成計數電路。作為 使用者可以借助器件手冊提供的功能表和工作波形以及引腳分布圖， 就能正確 地使用這些器件。異步計數器異步計數器是指計數脈沖不是直接加到所有觸發(fā)器的時鐘脈沖端。這樣,當一個計數脈沖作用后， 計數器中某些觸發(fā)器的狀態(tài)發(fā)生變化，而其它觸發(fā)器保持原來狀態(tài)，即計數器中各觸發(fā)器狀態(tài)的更新與輸入時鐘脈沖異步。在設計模為整數N的異步計數器時，如果 N 2K，則為二進制計數器，例 如設計一個4位二進制計數器，N 24 16，K=4,用4個觸發(fā)器級聯即可。 如果N不等于2的整次冪，則是非二進制計數器，這時，可將N寫N=2

3、k * N,其中Ni為奇數，這樣由模為2k和模為Ni的兩個計算器級聯而成，其中模為Ni 的計數器通常用反饋的方法構成例如設計一個異步十進制計數器，可令2K=21, Ni=5,就是用一個模2計數器和一個模5計數器級聯.圖所示集成觸發(fā)器74LS74構成的異步十六進制四位加法計數器 .QQQQS聯接特點是將各個觸發(fā)器的 Q與該觸發(fā)器的D輸入端連接,就把每個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端相連接而成。同步計數器RD謂同步就是計數脈沖同時連接在各位觸發(fā)器的時鐘脈沖輸入端，當計數脈沖來到時，應該翻轉的觸發(fā)器在 同一時刻翻轉。因此，同步計數器的工作速度比異步計數器快。同步計數器的

4、設計可按“狀態(tài)表+ 卡諾圖+寫出各觸發(fā)器控制輸入端的邏輯方程”，進行，然 后畫出邏輯電路。也可以根據狀態(tài)表中各觸發(fā)器輸出的變化規(guī)律，直接寫出各觸發(fā)器控制輸入端的邏輯方程，最后畫出邏輯電路圖。例如設計一個同步十進制加法計數器，其狀態(tài)轉換表如表所示。采用雙JK觸發(fā)器74LS76,通過分析狀態(tài)轉換表，可得到各觸發(fā)器控制輸入端的邏輯方程如下表十進制加法計數器狀態(tài)轉換表計數脈沖數進制數1ooooooo1o2ooo1oo1o13oo1ooo1124oo11o1oo35o1ooo1o146o1o1o11o57o11oo11168o1111ooo791ooo1oo181oo1oooo9(1) 第一位觸發(fā)器Qo

5、，每來一個時鐘脈沖CP,其狀態(tài)翻轉一次，則Jo Ko 1(2) 第二位觸發(fā)器Qi，在Qo 1時，來一個時鐘脈沖 CP,其狀態(tài)翻轉一次， 而在Q3 1時不翻轉，故Ji QoQ3，Ki Qo.。(3) 第三位觸發(fā)器Q2，在Q1 Qo 1時再來一個時鐘脈沖CP其狀態(tài)就翻轉， 故 J 2 K2 Q1Qo。(4) 第四位觸發(fā)器Q3，在Q2 Q1 Qo 1時，再來一個鐘脈沖 CP其狀態(tài)就翻轉，并在第十個CP觸發(fā)后，Q3應由1翻轉為0，故J3 Q2Q1Q。， K3 Qo。由 此畫出的邏輯電路如圖所示。集成計數器實際工作中，人們很少使用中、小規(guī)模觸發(fā)器構成各種計數器，而是直接選用集成電路計數器產品。集成計數器

6、的類型很多，例如有丄S/HC系列和CMOS序列的2X 5進制異步計數器 74LS90、74LS390 (雙2X 5), 2X6進制異步計 數器74LS92,可預置同步4位二進制計數器 74LS161/C40161,可預置雙時鐘同步可逆BCD計數器74LS192/C40192等。下面介紹集成計數器 74LS161。(1)集成計數器74LS16174LS161是4位二進制同步加計數器。圖是它的引腳分布圖，其中RD是異步清零端，LD是預置數控制端，A、B、C D是預置數據輸入端，EP和ET是計 數使能(控制)端，RCO( ETQaQbQcQd )是進位輸出端，它的設置為多片集 成計數器的級聯提供了方

7、便。它的邏輯功能見表表74LS161的功能表清零FD預置LD使能EPet時鐘預置數據輸入A B CD輸出Q Q bQ QdLXXXXXXXXL L LLHLXXA B CDA B CDHHL XXXXXX保持HHX LXXXXX保持HHH HXXXX計數根據表可知，74LS161具有下列功能. 異步清零 當R=0時，不管其它輸 的狀態(tài)如何（包括時鐘信號 CP）,計數 出將被直接置零，稱為異步清零。 同步并行預置數當R=1, LD=0R）116VccCP215RCOA314QAB413QBC574LS7412QC入端D611QDEP710ET器輸GND89LD集成計數器74161引腳 時鐘A B

8、、C D輸入端的LD=0也不能脈沖CP的上升沿到達時，不管其它控制信號什么狀態(tài)，數據將分別被 QQ所接收。如果沒有時鐘脈沖上升沿到達，盡管將預置數據置入QQ。所以這個置數操作要與CP上升沿同步，且AD的數據同時置入計數器，稱為同步并行預置數。 保持在FD=LD=1的條件下，當ET EP=0,即兩個計數使能端中有 0時，不管有 無CP脈沖作用，計數器都將保持原有狀態(tài)不變，停止計數，需要說明的是，當 EP=0, ET=1時，進位輸出 RCO也保持不變。而當 ET=0時，不管EP狀態(tài)如何， 進位輸出RCO=0 計數當RD二LD二EP二ETM時，隨著CP脈沖，按8421碼循環(huán)計數。當計數狀態(tài)達到111

9、1時，其RCO=1產生進位輸出。用集成計數器構成任意進制計數器雖然集成計數器的種類很多，也不可能包羅任意進制的計數器，當需要用到某進制的計數器時，可以利用計數器所特定的功能外加適當的電路來構成。下面介紹兩種情況的實現方法，其一是反饋清零法，其二是反饋置數法。441反饋清零法反饋清零法用于有清零輸入端的集成計數器。當計數器的清零端加低電平 時，不管計數器處于狀態(tài)，計數器回到全零狀態(tài)。又可以重新進行計數。如圖 所示。就是用反饋清零法將74LS161構成九進制加計數器。工作原理自行分析。圖 用反饋清零法將74161接成九進制計數器反饋置數法反饋置數法適用于具有預置數功能的集成計數器。對于具有同步預置數功 能的計數器來說，在計數過程中，可以將它輸出的任何一個狀態(tài)通過譯碼，產 生一個預置數控制信號反饋到預置數控制端，當下一個CP脈沖作用后，計數器就會把預置數輸入信號狀態(tài)置入輸出端，預置信號消失后，計數器就從被置入的狀態(tài)幵始重新計數。如圖所示，采用反饋置數法，工作原理自行分析。規(guī)模集成計數 的邏輯功能 驗步驟以及測 集成計數器 功能用的表格。5實驗內容測試中器 74LS161自擬實試中規(guī)模圖用反饋置數法構成九進制加計數74LS161的邏輯用74LS161構成10進制的加法計數器，并進行數碼