实验62计数器及应用.doc

word课 题 计数器与其应用需 2课时教 学目 的要 求1掌握中规模常用集成电路计数器的逻辑功能测试与使用方法；2掌握任意进制计数器的设计方法和原理；3掌握中规模常用计数器芯片的应用。教 学重 点理解掌握中规模常用集成电路计数器的逻辑功能测试与使用方法；教 学难 点掌握任意进制计数器的设计方法和原理；教案编写日期年月日教 学 容 与 教 学 过 程提示与补充一、 实验前准备实验所用仪器、实验报告、板书实验容二、 组织实验课堂1. 根据实验人数合理分组2. 学生签名签到表轮流签名3.讲解本次实验方法、要求三、实验指导主要讲解实验目的、实验原理、实验步骤与其实验的须知事项等；四、实验原理1所谓计数器就是对输入的脉冲进展“数数的时序逻辑电路。计数器不仅可用来计数，还可用来实现分频、定时、产生节拍脉冲、序列脉冲等。2计数器分类：1按进制分为二进制计数器和非二进制计数器两大类。最常用的十进制计数器属于非二进制计数器。2按计数方法可分为：加法计数器计数值随计数脉冲的输人而递增；减法计数器计数值随计数脉冲的输人而递减；可逆计数器具有加法和减法计数功能的计数器3按计数脉冲引入方式不同分为：同步计数器：在同一计数脉冲CP的作用下，计数器中的触发器同时改变状态。缺点是计数位数越多电路越复杂，优点是工作频率较高；异步计数器：在同一计数脉冲CP的作用下，计数器中的触发器状态改变不是同时发生。优点是电路结构简单，缺点作频率较低，容易产生竞争-冒险现象。一根本实验任务1. 74LS161逻辑功能测试74LS161是四位二进制同步计数器,具有计数、预置、保持、去除功能。 a引脚排列 b逻辑符号 图6-1 74LS161引脚排列与逻辑符号74LS161引脚功能说明：MR：清零端，低电平有效；CP：计数脉冲输入端；P0P3：并行数据输入端；TC：计数进位端；Q0Q3：数据输出端；PE：预置数使能端，低电平有效；CET、CEP计数使能端，高电平有效；3.任意进制计数器设计1复位脉冲反应法：通过给清零端加一个触发电平，强制输出端输出全为零。如图6-3a图所示，为复位脉冲反应法构成的六进制计数器。 a复位脉冲反应法 b置位脉冲反应法 图6-3 复位脉冲反应法当CP端连续输入6脉冲后，D4D3D2D1=0110，其中D2D3接到一个与非门的两输入端，与非门的输出端与清零端MR相连，此时与非门输出为0，计数器产生清零动作，所有输出端全为零，计数又从零开始。当CP端输入的脉冲数少于6个时，与非门的量输入端至少有一个为零，与非门输出均为1，计数器不产生清零动作。2置位脉冲反应法：将计数器的数据输入端全置零，通过给预置数端加一个触发电平，将数据输入端的数置入计数器，这样迫使计数器重新从零计数。置位脉冲反应法如图6-3b图所示，与非门的输出端改接到计数器的置位端PE，当计数到0110时，与非门输出由1跳变为0，计数器在此低电平作用下产生置位动作，将并行数据输入端的0000送至输出端，使得输出全被置为0，计数又从零开始。二扩展任务1.用74LS161设计一个数字秒表099S，要求具有启动、暂停和清零功能。数字秒表电路原理框图如图6-4所示。设计要求：电路上电时显示“00，只有当SP开始暂停键按下后，秒表开始计数，第二次按下SP键，计数暂停，再次按下SP键时，秒表接着第一次计数结果继续计数；任何时候按下Clean键，都能实现清零。电路中两只数码管采用共阴极数码管，“开始暂停控制电路可用双稳态触发电路实现。CP脉冲采用实验箱中的连续可调脉冲源，不用单独设计，SP和Clean均为轻触按键。图6-4 数字秒表原理框图2.用74LS190设计一个倒计时计数器，要求倒计时数值能在0-99之间任意设定。图6-5 倒计时计数器如图6-5所示，按键S为倒计时数设置键，M为模式切换键，S和M键通过模式切换、置数控制电路实现倒计时数的设定和倒计时功能的切换，C为清零键，在任意时刻都能实现对计数结果进展清零。设计要求：电路上电后，初始状态为倒计时数设置状态，按下S键可实现置数，倒计时数能在0-99之间任意设定；电路由置数模式切换至倒计时模式后，计数器开始自动倒计时，直到00时，计数停止。模式状态提示分别用两只不同颜色的LED灯来表示例如绿灯亮红灯灭表示置数模式，绿灯灭红灯亮表示倒计时。五、实验预习1熟悉74LS161和74LS190芯片引脚排列与引脚功能。2预习任意进制计数器的设计方法与原理。3利用Multisim仿真软件对根本任务进展仿真测试，并画出根本任务第3项中两种反应脉冲法对应的实验接线电路，设计出相应的实验测试数据用表格。4任选一项扩展任务，并利用Multisim仿真软件进展电路设计和仿真调试，直至电路功能完全正常为止，画出仿真电路图电路图使用模块化画法，即实现某一功能的单元电路中所有元件画在一起作为一个模块，模块之间的电路连接用网络标号方法实现，可仿照实验04“图4-7 时序逻辑电路3来画，列出电路所需元件清单，设计出实验测试用数据表格。六、实验器材1数字电路实验箱2数字万用表3集成电路芯片174LS161 6只；274LS48 6只；3共阴数码管 6只；474LS190 2只；5其它门电路假如干；6面包实验板 1块；7导线假如干。七、实验容与步骤一根本实验任务174LS161逻辑功能测试。按图6-1所示74LS161引脚排列，CEP、CET、PE、MR、P0P3分别接逻辑电平开关S1 S8，CP端接单脉冲插孔，Q0Q3、TC端分别接逻辑电平指示灯D1D5，按表6-1分别进展测试，并填入表6-1。表 6-1 74LS161逻辑功能的测试输 入输 出功能项目CPCEPCETPEMRP0P1P2P3Q3Q2Q1Q0TC1××011001000002××01100130×1101104×01101015××10××××61111注意：测试项目6时，连续输入脉冲数不少于16个274LS190逻辑功能测试。按图6-2所示74LS190引脚排列，CE、PL、U/D、P0P3分别接逻辑电平开关S1 S7，CP端接单脉冲插孔，Q0Q3、RC、TC分别接逻辑电平指示灯D1D6，按表6-1分别进展测试，并填入表6-1。表 6-2 74LS190逻辑功能的测试测试项目输 入输 出功能CPPLCEU/DP0P1P2P3Q3Q2Q1Q0RCTC1×0××01102×11×××××3100××××4101××××注意：项目3、4连续输入脉冲至少10个3任意进制计数器设计。按预习要求画好的实验电路接线图连线，并按预习要求拟定的测试表格进展测试，将测试结果记入自拟的测试表格中。二扩展实验任务根据事先设计好的电路在实验箱或面包板上连线，按自拟实验步骤对电路进展测试，并将测试结果记入自拟的测试表格中。注：扩展任务2中的状态指示灯可使用实验箱中逻辑电平指示灯代替。七、须知事项1实验电路连线事先用万用表“二极管挡进展检测，保证连接电路的连线完好，正式连接实验线路前，必须对所用芯片进展逻辑功能的验证，保证接入电路的芯片功能完好。2将芯片插入插座，或者从插座上拔出芯片时，用力要均匀，防止用力不均导致芯片引脚弯曲变形甚至折断。3注意集成芯片在集成芯片插座上的安装方向不要弄反，器件和连线要插牢，仔细核对芯片各引脚功能，先将芯片的电源引脚和地引脚分别接至5V正、负极上，其余引脚也不能接错。4芯片输出端不允许并联使用非OC门，更不允许直接接地或接电源，为了提高电路的抗干扰能力，电路中多余输入端最好不要悬空。5实验中，必须遵循“先连线后通电，先断电后拆线的操作原如此，严禁带电操作。八、实验报告要求1将根本任务中每个自拟表格的测试数据整理到实验报告上。2在实验报告上用铅笔工整、清晰地画出设计的电路，并将自拟测试表格与数据整理到实验报告上。3总结本次实验情况，写出心得体会。包括实验中遇到的问题的处理方法和结果。9 / 9