实验五 集成计数器与移位寄存器
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法构成不同进制的电路图。
移位寄存器的级联
&
Q0 Q1 Q2 Q3
M1
O
CT74LS194(1) M0
1
DSR CR D0 D1 D2 D3 DSL
X
CP
X XX X
CR
Q0' Q1' Q2' Q3'
M1
O
CT74LS194(2) M0
1
DSR CR D0 D1 D2 D3 DSL
X
X XX X
13进制扭环 计数器及其 状态转换表
④ 显示及译码
计数器输出端的状态反映了计数脉冲的多少 ，通 过译码器和显示器把计数器的输出显示为相应的数。
◎ 二---十进制译码器用于将二---十进制代码译成十 进制数字，去驱动十进制的数字显示器件，显示0～ 9十个数字。数码管是一种常用的数字显示器件。
◎ LED发光二极管也用作计数器状态显示，但读取 状态时不如数码管直观。
或门，取‘0’反馈
在只提供二 输入与非门 的情况下， 如何替代或
门？
③移位寄存器74LS194
i.移位寄存器的功能： 在数字系统中能寄存二进制信
息，并进行移位的逻辑部件称为移位寄存器。 Ii. 集成移位寄存器74LS194功能：
具有 左移位、 右移位、清零、数据并入/并出、并 入/串出等多种功能。
M1
CT74LS194 M0
DSR CRD0D1D2D3 DSL
CR
iv. 移位寄存器的应用 ：
移位寄存器构成的计数 器在实际工程中经常用到。
如用移位存器构成环形 计数器、扭环形计数器和 顺序脉冲发生器等。
74LS194构成的顺序脉冲发生器及其波形
74LS194构成的七进制扭环形计数器 74LS194构成的六进制扭环形计数器 请根据移位原理，自行推导其工作过程
4.用74LS194及74LS00设计一双向移位扭环形计 数器，要求右移时M=7，左移时M=8，通过LED观 察并记录实验结果。
注：为便于观察记录实验现象，CP可选用1Hz、2Hz连续脉冲，或选用单次脉冲；
注意：在实验室只提供了74LS00二输入与非门，若设计 中出现了三输入与非门，或者或门，均需适当变换表达式， 通过二输入与非门74LS00实现。
Q3 Q2 Q1 Q0
CP 计数器
※ 数码管只能显示0-9对应的二进制信息 ※ LED能显示任意的二进制信息
分频器
计数器又称分频器，N进制计数器的进位输出脉冲就 是输入脉冲的N分频。
N进制计数器可直接作N分频器。 计数器的有效状态数、模数和分频系数是同一含义。
计数器的Q3Q2Q1Q0输出分别对应16分频、8分频、 4分频、2分频、
三、实验原理
① 集成四位同步二进制加法计数器74LS161
74LS161的逻辑功能示意图 74LS161功能表
74LS161的管脚排列
74LS161时序波形图
利用161实现任意进制加法计数器
1）清零法
74LS161是异步清零，根据设计要求写反馈清零函数
上式中：
CR SM
“M”为所求计数器的模值，“……”为反馈的二进制代 码
例：采用清零法，用161设计一个模11的加法计数器
2）置数法
当置数出初值为0时， 由于74LS161是同步置数， 根据设计要求写反馈置数函数
LD SM 1
“M”为计数器的模值。
例：采用置数法，用 161设计一个0-9的加 法计数器
返回
• 当置数的初值不为0 时，画出所要求的全部 状态，在最后一个状态取反馈使LD为0即可。
实验四 集成计数器与移位寄存器的设计与应用
一、实验目的
① 熟悉中规模集成计数器的逻辑功能及使用方法 ②学习计数器的功能扩展 ③了解集成译码器及显示器的应用 ④掌握用74LS194设计任意模值的扭环计数器的方法
二. 实验仪器及器件
①实验设备：数字电路实验箱1台
②实验器件：74LS00、74LS161、74LS191、74LS194各1片
V.双向移位寄存器设计
工作原理：
当X=1时，M1=0， M0=1，执行右移功能；
n=3，其模值 M=2×3=6；
当X=1时，M1=1， M0=0，执行左移功能。
n ：代表环内包围的输出端的个数；
n=3，其模值M=2×31=5。
如果是通过二输入与非门取反馈作移入数据，则为奇数模，M=2n-1
如果是通过非门取反馈作移入数据，则为偶数模，M=2n。
数码管显示方式
数码管段结构
计数、译码、显示接口图
实验箱上已将译码器芯片和数码管连接好，实验时只 要将十进制计数器的输出端Q3Q2Q1Q0直接连接到译 码器的相应输入端DCBA，即可显示数字0—9 。
LED显示方式
二进制计数器的输出端Q3Q2Q1Q0 直接连接四个LED灯，通过LED灯 的亮灭，即可反映计数器的状态 。
iii、74LS194的功能表
输
入
输
出源自文库
CR M1 M0 CP DSL DSR D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 0 × × × × × ×××× 0 0 0 0
说明 置零
1 × × 0 × × ××××
保持
111 101
× × d0 d1 d2 d3 d0 d1 d2 d3 并行置数
一、如何用二输入与非门代换三输入与非门？
F ABC AB•C
二、如何用与非门替代或门？
F A B A B A•B
五、思考题
• 2片161最大可以实现多少分频？ • 共阴极和共阳极数码管有何区别？
六、预习要求
1、复习有关计数器部分内容,了解74LS161、 74LS191的功能。
2、 拟出实验中所需测试表格。 3、 能画出用74LS161、74LS191整体反馈置数的方
四、设计任务与要求
在只提供二输入与非 门的情况下，如何替
代三输入与非门？
1. 用74LS161及74LS00设计一个3—B的加法计数
器，通过LED并记录实验结果；
2. 用74LS191及74 LS00设计一个2—9的加法计数 器。通过LED或数码管观察并记录实验结果；
3. 用74LS191及74LS00设计一个9—4的减法计数 器。通过LED或数码管观察并记录实验结果；
× 1 × × × × 1 Q0 Q1 Q2 右移输入1
101
× 0 × × × × 0 Q0 Q1 Q2 右移输入0
110
1 × × × × × Q1 Q2 Q3 1 左移输入1
110
0 × × × × × Q1 Q2 Q3 0 左移输入0
1 0 0 × × × ××××
保持
CP
Q0 Q1 Q2 Q3
• 如：使用74LS161设计4-9的加法计数器。
② 4位二进制可逆（加减）计数器74LS191 74LS191是集成4位同步二进制加减计数器，可以执 行十六进制加/减法计数及异步置数功能。
详细引脚功能参见课本 231页
74LS191功能表
加计数器设计时，使用 减计数器设计时，使用
与非门，取‘1’反馈
移位寄存器的级联
&
Q0 Q1 Q2 Q3
M1
O
CT74LS194(1) M0
1
DSR CR D0 D1 D2 D3 DSL
X
CP
X XX X
CR
Q0' Q1' Q2' Q3'
M1
O
CT74LS194(2) M0
1
DSR CR D0 D1 D2 D3 DSL
X
X XX X
13进制扭环 计数器及其 状态转换表
④ 显示及译码
计数器输出端的状态反映了计数脉冲的多少 ，通 过译码器和显示器把计数器的输出显示为相应的数。
◎ 二---十进制译码器用于将二---十进制代码译成十 进制数字，去驱动十进制的数字显示器件，显示0～ 9十个数字。数码管是一种常用的数字显示器件。
◎ LED发光二极管也用作计数器状态显示，但读取 状态时不如数码管直观。
或门，取‘0’反馈
在只提供二 输入与非门 的情况下， 如何替代或
门？
③移位寄存器74LS194
i.移位寄存器的功能： 在数字系统中能寄存二进制信
息，并进行移位的逻辑部件称为移位寄存器。 Ii. 集成移位寄存器74LS194功能：
具有 左移位、 右移位、清零、数据并入/并出、并 入/串出等多种功能。
M1
CT74LS194 M0
DSR CRD0D1D2D3 DSL
CR
iv. 移位寄存器的应用 ：
移位寄存器构成的计数 器在实际工程中经常用到。
如用移位存器构成环形 计数器、扭环形计数器和 顺序脉冲发生器等。
74LS194构成的顺序脉冲发生器及其波形
74LS194构成的七进制扭环形计数器 74LS194构成的六进制扭环形计数器 请根据移位原理，自行推导其工作过程
4.用74LS194及74LS00设计一双向移位扭环形计 数器，要求右移时M=7，左移时M=8，通过LED观 察并记录实验结果。
注：为便于观察记录实验现象，CP可选用1Hz、2Hz连续脉冲，或选用单次脉冲；
注意：在实验室只提供了74LS00二输入与非门，若设计 中出现了三输入与非门，或者或门，均需适当变换表达式， 通过二输入与非门74LS00实现。
Q3 Q2 Q1 Q0
CP 计数器
※ 数码管只能显示0-9对应的二进制信息 ※ LED能显示任意的二进制信息
分频器
计数器又称分频器，N进制计数器的进位输出脉冲就 是输入脉冲的N分频。
N进制计数器可直接作N分频器。 计数器的有效状态数、模数和分频系数是同一含义。
计数器的Q3Q2Q1Q0输出分别对应16分频、8分频、 4分频、2分频、
三、实验原理
① 集成四位同步二进制加法计数器74LS161
74LS161的逻辑功能示意图 74LS161功能表
74LS161的管脚排列
74LS161时序波形图
利用161实现任意进制加法计数器
1）清零法
74LS161是异步清零，根据设计要求写反馈清零函数
上式中：
CR SM
“M”为所求计数器的模值，“……”为反馈的二进制代 码
例：采用清零法，用161设计一个模11的加法计数器
2）置数法
当置数出初值为0时， 由于74LS161是同步置数， 根据设计要求写反馈置数函数
LD SM 1
“M”为计数器的模值。
例：采用置数法，用 161设计一个0-9的加 法计数器
返回
• 当置数的初值不为0 时，画出所要求的全部 状态，在最后一个状态取反馈使LD为0即可。
实验四 集成计数器与移位寄存器的设计与应用
一、实验目的
① 熟悉中规模集成计数器的逻辑功能及使用方法 ②学习计数器的功能扩展 ③了解集成译码器及显示器的应用 ④掌握用74LS194设计任意模值的扭环计数器的方法
二. 实验仪器及器件
①实验设备：数字电路实验箱1台
②实验器件：74LS00、74LS161、74LS191、74LS194各1片
V.双向移位寄存器设计
工作原理：
当X=1时，M1=0， M0=1，执行右移功能；
n=3，其模值 M=2×3=6；
当X=1时，M1=1， M0=0，执行左移功能。
n ：代表环内包围的输出端的个数；
n=3，其模值M=2×31=5。
如果是通过二输入与非门取反馈作移入数据，则为奇数模，M=2n-1
如果是通过非门取反馈作移入数据，则为偶数模，M=2n。
数码管显示方式
数码管段结构
计数、译码、显示接口图
实验箱上已将译码器芯片和数码管连接好，实验时只 要将十进制计数器的输出端Q3Q2Q1Q0直接连接到译 码器的相应输入端DCBA，即可显示数字0—9 。
LED显示方式
二进制计数器的输出端Q3Q2Q1Q0 直接连接四个LED灯，通过LED灯 的亮灭，即可反映计数器的状态 。
iii、74LS194的功能表
输
入
输
出源自文库
CR M1 M0 CP DSL DSR D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 0 × × × × × ×××× 0 0 0 0
说明 置零
1 × × 0 × × ××××
保持
111 101
× × d0 d1 d2 d3 d0 d1 d2 d3 并行置数
一、如何用二输入与非门代换三输入与非门？
F ABC AB•C
二、如何用与非门替代或门？
F A B A B A•B
五、思考题
• 2片161最大可以实现多少分频？ • 共阴极和共阳极数码管有何区别？
六、预习要求
1、复习有关计数器部分内容,了解74LS161、 74LS191的功能。
2、 拟出实验中所需测试表格。 3、 能画出用74LS161、74LS191整体反馈置数的方
四、设计任务与要求
在只提供二输入与非 门的情况下，如何替
代三输入与非门？
1. 用74LS161及74LS00设计一个3—B的加法计数
器，通过LED并记录实验结果；
2. 用74LS191及74 LS00设计一个2—9的加法计数 器。通过LED或数码管观察并记录实验结果；
3. 用74LS191及74LS00设计一个9—4的减法计数 器。通过LED或数码管观察并记录实验结果；
× 1 × × × × 1 Q0 Q1 Q2 右移输入1
101
× 0 × × × × 0 Q0 Q1 Q2 右移输入0
110
1 × × × × × Q1 Q2 Q3 1 左移输入1
110
0 × × × × × Q1 Q2 Q3 0 左移输入0
1 0 0 × × × ××××
保持
CP
Q0 Q1 Q2 Q3
• 如：使用74LS161设计4-9的加法计数器。
② 4位二进制可逆（加减）计数器74LS191 74LS191是集成4位同步二进制加减计数器，可以执 行十六进制加/减法计数及异步置数功能。
详细引脚功能参见课本 231页
74LS191功能表
加计数器设计时，使用 减计数器设计时，使用
与非门，取‘1’反馈