数电实验 实验七 计数器及其应用 数据

实验七计数器及其应用

一、实验目的

1．学习用集成触发器构成计数器的方法

2．掌握中规模集成计数器的使用方法及功能测试方法

3．运用集成计数器构成1∕N分频器

二、实验原理

计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来计脉冲数，还常用作数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能。

计数器种类很多。按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器。根据计数器的不同，分为二进制计数器，十进制计数器和任意进制计数器。根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。还有可预置数和可编程序功能计数器等等。目前，无论是TTL还是CMOS集成电路，都有品种较齐全的中规模集成计数电路。使用者只要借助于器件手册提供的功能表和工作波形图以及引出端的排列，就能正确地运用这些器件。

1、用D触发器构成异步二进制加∕减计数器

图7-1是用四只D触发器构成的四位二进制异步加法计数器，它的连接特点是将每只D 触发器接成T′触发器，再由低位触发器的Q端和高一位的CP端相连接。

图7-1

若将图7-1稍加改动，即将低位触发器的Q端与高一位的CP端相连接，即构成了一个4位二进制减法计数器

3．中规模十进制计数器74LS90，其内部是由四个下降沿J-K触发器组成的两个独立

CP为时钟脉冲输入端，Q0为输出端；另一个是异步五进计数器。一个是二进制计数器，

CP为时钟脉冲输入端，Q3Q2Q1为输出端。R0A、R0B称异步复位（清零）端，制计数器，

1

S9A、S9B称异步置9端。表7-1是该计数器功能表。由该表可见：

（1）复位端R0A= R0B=1以及置9端S9A或S9B之中有一个接“0”就实现计数器清零，即Q3Q2Q1Q0=0000。

（2）置9端S9A= S9B=1以及复位端R0A或R0B状态任意就实现计数器置“9”，即Q3Q2Q1Q0=1001。

（3）正常计数时，必须使R0A或R0B之中有一个接“0”，同时R9A或S9B之中有一个接“0”。

表7-1

输 入 端

输 出 端 复 位 端 置 9 端 Q 3

Q 2 Q 1 Q 0 R 0A R 0B S 9A S 0B 1 1 0 × 0 0 0 0 1 1 × 0 0 0 0 0 × × 1 1 1 0

1

0 × 0 × 计 数

× 0 × 0 0 × × 0 ×

×

由74LS90组成十进制计数器、六进制计数器的原理电路如图7-2（a ）、（b ）所示。在图7-2（a ）中计数脉冲送入0CP 端，从Q 0输出端接1CP 端、这就组成8421BCD 码十进制加法计数器。其功能如表7-2（a ）所示。

(a)十进制（8421BCD 码）计数器 （b ）六进制计数器

图7-2 74LS90接成十进制、六进制计数器的原理图

图7-2（b ）是采用反馈置零法组成的六进制计数器原理图。在该电路中将Q 1Q 2分别反馈到R 0A 、R 0B 复位端。计数器由0000开始计数到出现Q 3Q 2Q 1Q 0=0110，就使R 0A =R 0B =1，于是计数器强迫立即清零。这样0110

状态只是在第六个时钟脉冲下降沿瞬间出现，亦即计数器只能出现完整的六个状态，故称它为六进制计数器。其功能如表7-2（b ）所示。

表7-2 计数器功能表

（a ）8421BCD 码十进制计数器 (b) 六进制计数器 计数脉冲

输 出

计数脉冲

CP

输 出

CP

Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 0 0 1 0 2 0 0 1 0 3

1

1

3

1

1

4 0 1 0 0 4 0 1 0 0

5 0 1 0 1 5 0 1 0 1

6 0 1 1 0 6 0 0 0 0

7 0 1 1 1

8 1 0 0 0

9 1 0 0 1

10 0 0 0 0

三、实验内容

1．用74LS74触发器构成4位二进制一步加法计数器。

(1)按图7-1连接，R D接至逻辑开关输出插口，将低位CP O端接单次脉冲源，输出端Q3、Q2、Q1、Q0接逻辑电平显示输入插口。

(2)清零后，逐个送入单次脉冲，观察并列表记录Q3～Q0状态。

(3)输入1KH Z的连续脉冲,用双踪示波器观察CP、Q3、Q2、Q1、Q0端波形，描绘之。

(4)将图7-1电路中的底位触发器的Q端与高一位的CP端相连接，构成减法计数器，按实验内容（2）、（3）进行实验，构成并列表记录Q3～Q0的状态。

加法减法

计数脉冲输出计数脉冲

CP 输出

CP

Q3 Q2 Q1 Q0 Q3 Q2 Q1 Q0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 0 1 1 1 1 1 1

2 0 0 1 0 2 1 1 1 0

3 0 0 1 1 3 1 1 0 1

4 0 1 0 0 4 1 1 0 0

5 0 1 0 1 5 1 0 1 1

6 0 1 1 0 6 1 0 1 0

7 0 1 1 1 7 1 0 0 1

8 1 0 0 0 8 1 0 0 0

9 1 0 0 1 9 0 1 1 1

10 1 0 1 0 10 0 1 1 0

11 1 0 1 1 11 0 1 0 1

12 1 1 0 0 12 0 1 0 0

13 1 1 0 1 13 0 0 1 1

14 1 1 1 0 14 0 0 1 0

15 1 1 1 1 15 0 0 0 1

16 0 0 0 0 16 0 0 0 0

2．测试74LS90异步十进制计数器功能。

计数脉冲由单次脉冲源提供，R0A、R0B、S9A、S9B分别接逻辑开关，输出端Q3、Q2、Q1、Q0接指示器。按表7-3逐项测试并判断该集成块的功能是否正常。

表7-3