实验五 计数器的设计——实验报告
数字电子技术基础实验指导书(1)
《电子技术基础》实验指导书电子技术课组编信息与通信工程学院实验三基本门电路逻辑功能的测试一 . 实验类型——验证性 +设计二 . 实验目的1. 熟悉主要门电路的逻辑功能;2. 掌握基本门电路逻辑功能的测试方法;3. 会用小规模集成电路设计组合逻辑电路。
三 . 实验原理1. 集成电路芯片介绍数字电路实验中所用到的集成芯片多为双列直插式, 其引脚排列规则如图 1-1。
其识别方法是:正对集成电路型号或看标记 (左边的缺口或小圆点标记 , 从左下角开始按逆时针方向以1, 2, 3…依次排列到最后一脚。
在标准形 TTL 集成电路中,电源端 Vcc 一般排在左上端,接地端(GND 一般排在右下端, 如 74LS00。
若集成芯片引脚上的功能标号为 NC ,则表示该引脚为空脚,与内部电路不连接。
本实验采用的芯片是 74LS00二输入四与非门、 74LS20四输入二与非门、 74LS02二输入四或非门、 74LS04六非门,逻辑图及外引线排列图见图 1-1。
图 1-1 逻辑图及外引线排列2.逻辑表达式 : 非门1-12输入端与非门1-24输入端与非门1-3或非门1-4对于与非门 , 其输入中任一个为低电平“ 0”时,输出便为高电平“ 1”。
只有当所有输入都为高电平“ 1”时,输出才为低电平“ 0”。
对于 TTL 逻辑电路,输入端如果悬空可看做;逻辑 1,但为防止干扰信号引入,一般不悬空, 可将多余的输入端接高电平或者和一个有用输入端连在一起。
对 MOS 电路输入端不允许悬空。
对于或非门,闲置输入端应接地或低电平。
四 . 实验内容及步骤 1. 逻辑功能测试①与非门逻辑功能的测试:* 将 74LS20插入实验台 14P 插座,注意集成块上的标记,不要插错。
* 将集成块Vcc 端与电源 +5V相连, GND 与电源“地”相连。
* 选择其中一个与非门,将其 4个输入端 A 、 B 、 C 、 D 分别与四个逻辑开关相连,输出端 Y 与逻辑笔或逻辑电平显示器相连,如图 1-2。
加减可逆计数器实训报告
一、实训目的本次加减可逆计数器实训旨在通过实际操作，加深对数字电路原理和计数器设计方法的理解，提高动手能力和实践技能。
通过本次实训，使学生掌握加减可逆计数器的设计原理、电路实现方法，并能够熟练运用相关工具进行电路仿真和测试。
二、实训环境1. 实验设备：数字电路实验箱、示波器、万用表、计算机等。
2. 实验软件：Multisim、Proteus等电路仿真软件。
三、实训原理加减可逆计数器是一种能够实现加法、减法、保持和异步清零的计数器。
它由加法计数器、减法计数器、保持电路和异步清零电路组成。
在加法计数器中，计数器的状态每增加1，输出端的状态也相应增加1；在减法计数器中，计数器的状态每减少1，输出端的状态也相应减少1；保持电路使计数器在需要保持状态时保持原有状态；异步清零电路可以在任意时刻使计数器清零。
四、实训过程1. 设计加减可逆计数器电路原理图。
2. 利用Multisim或Proteus等电路仿真软件搭建加减可逆计数器电路。
3. 设置电路参数，进行仿真测试。
4. 分析仿真结果，验证电路功能。
5. 利用数字电路实验箱搭建实物电路。
6. 测试实物电路，验证电路功能。
五、实训结果与分析1. 仿真结果分析通过仿真测试，验证了加减可逆计数器电路的功能。
在加法计数模式下，计数器能够实现从0到9的计数；在减法计数模式下，计数器能够实现从9到0的计数；在保持模式下，计数器能够保持原有状态；在异步清零模式下，计数器能够快速清零。
2. 实物电路测试结果分析利用数字电路实验箱搭建的实物电路，经过测试，验证了电路的功能。
在加法计数模式下，计数器能够实现从0到9的计数；在减法计数模式下，计数器能够实现从9到0的计数；在保持模式下，计数器能够保持原有状态；在异步清零模式下，计数器能够快速清零。
六、实训总结1. 通过本次实训，加深了对数字电路原理和计数器设计方法的理解。
2. 提高了动手能力和实践技能，学会了使用电路仿真软件进行电路设计和测试。
实验五 计数、译码和显示综合实验
四、实验仪器与器材
1.仪器：数字实验台、三用表
2.器材：74LS20（二-4输入与非门）、74LS04（反相器）、7447译码驱动器2 片和七段数码管2片等。
五、实验原理
1. 4位同步二进制加法计数器74LS161的逻辑功能的验证。
74LS161的逻辑电路图见教材P282图6.3.13, 引脚图和逻辑符号如下图（a）、（b）所示。
•保持功能测试：RD’=1.LD’=1，EP=0、ET=1或EP=1.ET=0 然后加时钟或不加时钟，以及 改变D0~D3的输入数据，看其输出变化情况，并将结果填入自制的功能表中。
•计数功能测试：RD’=1.LD’=1.EP=1.ET=1，并加入时钟信号，即用手CLK脉动开关，看 其输出变化情况，并将结果填入自制的功能表中。
161(1)
DCBA
QB QCAr’
S1 S0
1
1 CP
图5－3－13 “12翻1”小时计数、译码和显示电路
3、用与非门和74LS161设计一个60进制计数器。
要求写出60进制计数器地详细设计过程，逻辑图在60进制计数器的基础上加进译码显示电 路，并通过实验验证。
三、实验报告要求
1、根据各题的题意，列出相应功能表或真值表，对于功能验证的部分要写出测试条件和 测试步骤；对于设计部分，要写出详细地设计过程。
2、将各测试结果填入自画的表格中。 3、写出实验总结，主要是电路调试及故障排除方面的经验和教训。
实验五 加法计数器的设计
实验五、加法计数器的设计一、实验目的1、掌握计数器的设计与使用；2、掌握时序电路的设计、仿真和硬件测试；3、进一步熟悉VHDL设计技术；二、实验器材PC机一台、EDA教学实验系统一台、下载电缆一根（已接好）、导线若干三、实验要求1、带有使能端,有异步清零,同步置数的模为10进制加法计数器2、在功能允许的情况下，可自由发挥；四、参考程序LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CNT10 ISPORT (CLK,CLRN,ENA,LDN : IN STD_LOGIC;D:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);Q : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); COUT : OUT STD_LOGIC );END CNT 10;ARCHITECTURE behav OF CNT10 ISSIGNAL CQI : STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0):=“0000”;BEGINPROCESS(CLK, CLRN, ENA,LDN)BEGINIF CLRN = ‘0' THEN CQI<= (OTHERS =>'0') ;ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THENIF LDN=‘0’ THEN CQ I<=D; ELSEIF ENA = '1' THENIF CQI < 9 THEN CQI <= CQI + 1;ELSE CQI <= (OTHERS =>'0');END IF;END IF;END IF;END IF;Q <= CQI; --将计数值向端口输出END PROCESS;COUT<=CQI(0) AND CQI(3);PROCESS( A ) –-译码电路BEGINCASE A ISWHEN 0 => SG <= "0111111"; WHEN 1 => SG <= "0000110";WHEN 2 => SG <= "1011011"; WHEN 3 => SG <= "1001111";WHEN 4 => SG <= "1100110"; WHEN 5 => SG <= "1101101";WHEN 6 => SG <= "1111101"; WHEN 7 => SG <= "0000111";WHEN 8 => SG <= "1111111"; WHEN 9 => SG <= "1101111";WHEN 10 => SG <= "1110111"; WHEN 11 => SG <= "1111100";WHEN 12 => SG <= "0111001"; WHEN 13 => SG <= "1011110";WHEN 14 => SG <= "1111001"; WHEN 15 => SG <= "1110001";WHEN OTHERS => NULL ;END CASE ;END PROCESS P3;END behav;七、实验报告1、写出实验源程序，画出仿真波形；2、总结实验步骤和实验结果；3、心得体会；4、完成实验思考题。
实验报告——计数器及其应用
实验五项目名称：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及功能测试方法3、运用集成计数计构成1/N分频器二、实验设备1、数字电路实验箱 2 译码显示器3、74LS74*274LS192*374LS00*174LS20*1三、实验内容及步骤1、用74LS74（引脚如图5-7所示）D触发器构成4位二进制异步加法计数器。
(1) 按图5－1接线，R D接至逻辑开关输出插口，将低位CP0端接单次脉冲源，输出端Q3、Q2、Q3、Q0接数码管显示输入插口D、C、B、A（如图5-8所示），各S D接高电平“1”。
(2) 令R D=1，清零后，逐个送入单次脉冲，观察并列表记录Q3～Q0状态。
(3) 将单次脉冲改为1HZ的连续脉冲，观察Q3～Q0的状态。
图5-7 74LS74引脚图图5-8 数码管接口2、测试74LS192同步十进制可逆计数器的逻辑功能计数脉冲由单次脉冲源提供，清除端CR、置数端LD、数据输入端D3 、D2、D1、D0 分别接逻辑开关，输出端 Q3、Q2、Q1、Q0接实验设备的一个译码显示输入相应插口D、C、B、A；CO和BO接逻辑电平显示插口。
图4-9 74LS192引脚图(1)清除令CR=1，其它输入为任意态，这时Q3Q2Q1Q0＝0000，译码数字显示为0。
清除功能完成后，置CR＝0(2)置数CR＝0，CP U，CP D任意，数据输入端输入任意一组二进制数，令LD= 0，观察计数译码显示输出，予置功能是否完成，此后置LD＝1。
(3)加计数CR＝0，LD＝CP D＝1，CP U接单次脉冲源。
清零后送入10个单次脉冲，观察译码数字显示是否按8421码十进制状态转换表进行；输出状态变化是否发生在CP U的上升沿。
(4)减计数CR ＝0，LD ＝CP U ＝1，CP D 接单次脉冲源。
参照3)进行实验。
****拓展实验图5－3所示，用两片CC40192组成两位十进制加法计数器，输入1Hz 连续计数脉冲，进行由00—99累加计数，记录之。
n进制计数器的设计与制作实验报告
n进制计数器的设计与制作实验报告一、实验目的本实验的目的是设计并制作一个n进制计数器，通过实践掌握数字电路设计和实现的方法和技巧，加深对数字电路原理的理解。
二、实验原理1. n进制计数器n进制计数器是一种能够进行n进制计数的电路，其中n为正整数。
在二进制计数器中，n=2。
在n进制计数器中，每当计数到n-1时，输出信号会发生一次溢出，并从0开始重新计数。
2. 计数器的类型根据计数方式不同，常见的计数器类型有同步计数器和异步计数器。
同步计数器需要所有触发器同时改变状态才能进行下一次计数；异步计数器则只需要一个触发器改变状态即可进行下一次计数。
3. 触发器触发器是数字电路中常用的存储元件，可以存储一个比特位（0或1）。
常见的触发器有SR触发器、D触发器、JK触发器等。
三、实验设备与材料1. 74LS74 D型正沿触发双稳态触发器2. 74LS90 4位十进制/BCD分频/技术性升降沿触发式二分频循环式计数器3. 7404 六反相器芯片4. 面包板5. 连接线四、实验步骤1. 按照电路原理图连接电路，将74LS90计数器的Q0-Q3输出接到7404反相器的输入端。
2. 将7404反相器的输出端连接到74LS74触发器的D端，同时将74LS74触发器的时钟端连接到74LS90计数器的CLK端。
3. 将最高位（Q3）的输出接到LED灯，用于观察计数情况。
4. 将面包板上电源线和地线连接好，开启电源。
五、实验结果经过实验，可以看到LED灯随着计数值不断变化。
当计数值达到7时，LED灯会熄灭并重新从0开始计数。
六、实验分析与结论本实验成功设计并制作出了一个n进制计数器。
通过实践掌握了数字电路设计和实现的方法和技巧，并加深了对数字电路原理的理解。
七、存在问题与改进方案1. 实验中使用的是四位十进制/BCD分频/技术性升降沿触发式二分频循环式计数器，如果需要进行其他进制的计数，则需要更换不同类型的计数器芯片。
2. 实验中使用的是74LS系列芯片，如果需要进行高速计数，则需要更换更快的芯片。
实验五可编程定时器计数器8254实验
实验五 可编程定时器计数器 8254/8253 实验图 1 可编程定时器/计数器 8253/8254 原理图1 实验目的 了解计数器的硬件连接方法及时序关系，掌握 8254/8253 的各种模式的编程及其原理，用示波器观察 各信号之间的时序关系。
2 实验设备(1) PC 机一台；(2) QTH-8086B 16 位微机教学实验仪一套。
3 实验说明8253/8254 是一种可编程的定时器/计数器芯片，它具有 3 个独立的 16 位计数器通道，每个计数器都 可以按照二进制或二-十进制计数，每个计数器都有 6 种工作方式，计数频率可高达 24MHz ，芯片所 有的输入输出都与 TTL 兼容。
计数器都有 6 种工作方式：方式 0—计数过程结束时中断；方式 1—可编程的单拍脉冲；方式2— 频率发生器；方式 3—方波发生器；方式 4—软件触发；方式 5—硬件触发。
6 种工作方式主要有 5 点 不同：一是启动计数器的触发方式和时刻不同；二是计数过程中门控信号 GATE 对计数操作的影响不 同；三是 OUT 输出的波形不同；四是在计数过程中重新写入计数初值对计数过程的影响不同；五是计 数过程结束，减法计数器是否恢复计数初值并自动重复计数过程的不同。
4 实验内容将 32Hz 的晶振频率作为 8254 的时钟输入，利用定时器 8254 产生 1Hz 的方波，发光二极管不 停闪烁，用示波器可看到输出的方波。
5 实验原理图6 实验步骤（1）实验连线：信号源模块短路32.0Hz，CLK 连到8254 模块的CLK0。
8254 模块选通线CS 连到MCU 主模块的地址A14。
8254 模块GATE0 接电源+5*；OUT0 接发光二极管L1。
该模块的WR、RD 分别连到MCU 主模块的WR、RD。
该模块该模块的数据（AD0～AD7）、地址线（A0～A7）分别连到MCU 主模块的数据（AD0～AD7）、地址线（A0～A7）。
数字系统设计实验报告计数器、累加器
实验五计数器设计一、实验目的:1）复习计数器的结构组成及工作原理。
2）掌握图形法设计计数器的方法。
3）掌握Verilog HDL语言设计计数器的方法。
4）进一步熟悉设计流程、熟悉数字系统实验开发箱的使用。
二、实验器材:数字系统设计试验箱、导线、计算机、USB接口线三、实验内容:1）用图形法设计一个十进制计数器, 仿真设计结果。
下载, 进行在线测试。
用Verilog HDL语言设计一个十进制的计数器（要求加法计数；时钟上升沿触发；异步清零, 低电平有效；同步置数, 高电平有效）, 仿真设计结果。
下载, 进行在线测试。
四、实验截图1）原理图:2）仿真波形:3）文本程序:5）波形仿真:五、实验结果分析、体会:这次实验, , 由于试验箱有抖动, 故在原理图上加了去抖电路, 但是在波形仿真的时候无需考虑抖动, 所以我在波形仿真的时候将去抖电路消除了, 方便观察实验六累加器设计一、实验目的:1）学习了解累加器工作原理;2)了解多层次结构的设计思路;3）学会综合应用原理图和文本相结合的设计方法。
实验器材:数字系统设计试验箱、导线、计算机、USB接口线三、实验内容:1）在文本输入方式下设计分别设计出8位的全加器和8位的寄存器, 并分别存为add8_8.v和reg8.v;3） 2）在原理图输入方式下通过调用两个模块设计出累加器电路, 并存为add8.bdf, 进行功能仿真;下载, 进行在线测试。
四、实验截图1）8位累加器原理图:2）波形仿真:3）文本输入8位加法器语言及符号:生成元器件:4）文本输入8位寄存器:生成图元:五、实验总结:通过本次实验, 学习了解累加器工作原理, 了解多层次结构的设计思路, 学会综合应用原理图和文本相结合的设计方法。
计数器的设计(完)
实验五计数器的设计姓名：班级：学号：实验时间：一、实验目的1、熟悉J-K 触发器的逻辑功能2、掌握J-K 触发器构成异步计数器和同步计数器二、实验仪器及器件1、实验箱、万用表、示波器2、74LS73，74LS00，74LS08，74LS20三、实验原理本实验采用集成J-K 触发器74LS73 构成时序电路，其符号、功能、特性方程和状态转换图见下图：符号： JK 触发器功能表：表达式：Q n+1=JQ n+KQ n状态转换图：主从结构的J-K 触发器在结构上和制造工艺的要求尚还有缺点，使用时要求的工作条件较严格，负载能力也往往达不到理论值。
在门电路中往往认为输入端悬空相当于接了高电平，在短时间的试验期间不会出错。
但在J-K 触发器中，凡是要求接“1”的，一定要接入高电平，否则会出现错误的翻转。
触发器的两个输出的负载过分悬殊，也会出现误翻。
J-K 触发器的清零输入端在工作时一定要接高电平或连接到试验箱的清零端子。
下面简要的介绍时序逻辑电路的设计步骤，如下图所示四、实验内容1.用J-K 触发器设计一个16进制异步计数器，用逻辑分析仪观察CP和各输出的波形。
逻辑图：实际波形图：2.用J-K 触发器设计一个16进制同步计数器，用逻辑分析仪观察CP和各输出的波形。
逻辑图：实际波形图：3. 用J-K 触发器和门电路设计一个具有置零，保持，左移，右移，并行送数功能（详见实验四表二）的二进制四位计数器模仿74LS194功能。
（注:在实验箱上可只实现左移或右移功能，在proteus 软件上可实现对五个功能的综合实现）ABCD ，输出为Q A Q B Q C Q D ,因此可以写出 SL S S A S S Q S S Q S S Q B A A 01010101+++=A CB B Q S S B S S Q S S Q S S Q 01010101+++=B DC C Q S S C S S Q S S Q S S Q 01010101+++=C D D Q S S D S S SR S S Q S S Q 01010101+++= 由J-K 触发器的特性方程 n n 1n Q K Q J Q +=+所以可求得A Q K J ==33B Q K J ==22C Q K J ==11D Q K J ==00由上述方程画出逻辑图，如下模拟仿真，（将A=0，B=C=D=1）（ABCD 分别对应A0A1A2A3） 1）S1=S0=1时，实现并行送数；2）S1=1，S0=0时，实现左移，为了让效果更加显著，我把其左移实现为循环左移，将SR 置为Q A ； 逻辑图：模拟波形图：（从0111->1110->1101->1011->0111）3）S1=0，S0=1时，实现右移，为了让效果更加显著，我把其右移实现为循；环右移，将SL置为QD逻辑图：模拟波形图：（从0111->1011->1101->1110->0111）4）S1=S0=0时，实现保持功能，为了让其更加容易看出，我将从右移过程中实现保持功能；模拟波形图：（1011->1101->1110->0111->1011->1011->1011…）4. 用J-K 触发器和门电路设计一个特殊的12 进制计数器，其十进制的状态转换图为：（1）根据实验要求可以的该特殊十二进制计数器状态转换图。
实验五 计数器及其应用
实验五计数器及其应用一、实验目的1.熟悉由集成触发器构成的计数器电路及其工作原理。
2.熟练掌握常用中规模集成电路计数器及其应用方法。
二、实验原理所谓计数,就是统计脉冲的个数,计数器就是实现“计数”操作的时序逻辑电路。
计数器的应用十分广泛,不仅用来计数,也可用作分频、定时等。
计数器种类繁多。
根据计数体制的不同,计数器可分成二进制（即2n进制）计数器和非二进制计数器两大类。
在非二进制计数器中,最常用的是十进制计数器,其它的一般称为任意进制计数器。
根据计数器的增减趋势不同,计数器可分为加法计数器——随着计数脉冲的输入而递增计数的；减法计数器——随着计数脉冲的输入而递减的,可逆计数器——既可递增、也可递减的。
根据计数脉冲引人方式不同,计数器又可分为同步计数器——计数脉冲直接加到所有触发器的时钟脉冲（CP）输入端；异步计数器——计数脉冲不是直接加到所有触发器的时钟脉冲（CP）输入端。
1.异步二进制加法计数器异步二进制加法计数器是比较简单的。
图32 (a)是由4个JK（选用74LS112集成片）触发器构成的4位二进制(十六进制)异步加法计数器,图32 (b)和(c)分别为其状态图和波形图。
对于所得状态图和波形图可以这样理解：触发器FFo(最低位)在每个计数沿(CP)的下降沿(1 → 0)翻转,触发器FF1的 CP 端接 FF0的 Q0端 .因而当 FF0(Q0)由1→0时,FF1翻转。
类似地,当 FF l(Q l)由1→0时,FF2翻转,FF2(Q2)由1→0时,FF3翻转。
（a）逻辑图(b)状态图（c）波形图图32 4位二进制（十六进制）异步加法计数器4位二进制异步加法计数器从起始态0000到1111共十六个状态,因此,它是十六进制加法计数器,也称模16加法计数器 (模M = 16)。
从波形图可看到,Q0的周期是CP周期的二倍；Q l是Q0的二倍,CP的四倍；Q2是Q1的二倍,Q0的四倍,CP的八倍；Q3是Q2的二倍,Q l的四倍,Q0的八倍,CP 的十六倍。
数字逻辑 实验五
《数字逻辑实验》报告五：中规模元件及综合设计一．中规模时序元件测试1.实验目的：在计数器74LS161芯片上，分别用反馈置数法和清零法构造模10计数器，并进行测试。
2.原理：74LS161是四位可预置数二进制加计数器，采用16脚双列直插式封装的中规模集成电路。
外形如下图。
RD异步复位输入端；ET、EP计数使能输入端；CP 时钟输入端；RCO 是进位输出端；VCC电源输入端；GND接地端；A、B、C、D 预置数据输入端LD预置端；QA、QB、QC、QD 计数值输出端。
在复位端高（RD）电平、预置端（LD）低电平时为同步预置功能，即时钟信号能使输出状态QA、QB、QC、QD等于并行输入预置数A、B、C、D。
在复位和预置端都为无效电平时，计数使能端输入使能信号（ET、EP=1）时，74161为模16加法计数功能。
而ET、EP =0 时，实现状态保持功能。
在QA、QB、QC、QD＝1111时，进位输出端RCO=1 。
1)反馈清零法：74LS161从Q3Q2Q1Q0=0000开始计数，经过M-1个时钟脉冲状态对应二进制数最大，下一个CP后计数器应复位，开始新一轮M计数。
复位信号在M个CP时产生，所以复位信号在Q3Q2Q1Q0=1100时，使计数器复位Q3Q2Q1Q0=0000。
由状态1100产生的低位电平复位信号可用与非门实现。
即/RD=/Q3Q2。
接线图与状态图如图所示2)反馈置数法一：通过反馈产生置数信号/LD，将预置的D3D2D1D0数预置到输出端。
预置数D3D2D1D0=0000，应在Q3Q2Q1Q0=1011时预置端变为低电平，故/LD=/Q3Q1Q0 接线图和状态图如图所示3)反馈置数法二：预置数D3D2D1D0=0100，进位输出CO作为预置信号/LD，即/LD=/CO。
电路图与时序图如图所示3.实验步骤：①用74LS161芯片按照实验指导书中，反馈置零法和反馈置数法的接线图，分别连接芯片引脚；②进行测试。
六十进制计数器
实验五考核实验——六十进制计数
一、实验目的
1、了解可编程数字系统设计的流程
2、掌握Quartus II 软件的使用方法
3、掌握Quartus II 软件的使用方法
4、掌握Quartus II 软件的使用方法
二、实验设备
1、计算机：Quartus II 软件
2、掌握Quartus II 软件的使用方法
3、集成电路：74LS161，任意与非门等。
三、实验原理
1、74LS161：异步清零、同步置数四位二进制计数器
2、引脚定义
3、74LS161功能表
四、实验内容
1、实现60进制计数，计数器用74LS161（2片），其它器件任选
2、七段码显示00、01、02、03 、…、57、58、59
要求：
(1)用原理图输入方式完成
(2)给出仿真波形
(3)计数脉冲CLK接BUTTON0，计数结果接7段码HEX1和HEX0显示
五、实验结果
1、实验原理图：
2、实验波形仿真图
3、引脚分配图
六、实验心得
1、同步异步计数器区分：同步计数器的触发信号是同一个信号。
具体来说，每一级的触发器接的都是同一个CLK信号。
异步计数器的触发信号时不同的，例如第一集的输出Q'作为第二级的触发信号。
几进制的区分：看数据输出端得接线方法，当接线满足拿个计数时会导致“清零”端或者是“置数端”满足工作状态。
2、异步计数器中第二级如果采用置数法，就需要置数的时候给该级提供相应的时钟信号，否则不能完成置数。
最新东南大学-微机原理-微机系统与接口-实验五-六-实验报告-自动化学院
东南大学《微机实验及课程设计》实验报告实验五8253 计数器/定时器实验六8255 并行输入输出姓名：学号：08011专业：自动化实验室：计算机硬件技术实验时间：2012年04月27日报告时间：2013年05月15日评定成绩：审阅教师：一. 实验目的实验五：1）掌握计数器/定时器8253 的基本工作原理和编程应用方法；2）了解掌握8253 的计数器/定时器典型应用方法实验六：1）掌握8255方式0的工作原理及使用方法，利用直接输入输出进行控制显示；2）掌握8段数码管的动态刷新显示控制；3）分析掌握8255工作方式１时的使用及编程，进一步掌握中断处理程序的编写。
二. 实验内容实验五：必做：5-1 将计数器0设置为方式0，计数初值为N（小于等于0FH），用手动的方式逐个输入单脉冲，编程使计数值在屏幕上显示，并同时用逻辑笔观察OUT0电平变化。
（参考程序p63）5-2 将计数器0、1分别设置在方式3，计数初值设为1000，用逻辑笔观察OUT0电平的变化。
（参考程序p64）实验六：（1）8255方式 0：简单输入输出实验电路如图一，8255C口输入接逻辑电平开关K0～K7，编程A口输出接 LED显示电路L0～L7；用指令从 C口输入数据，再从A口输出。
图一 8255简单输入输出（2）编程将A口 L0-L7控制成流水灯，流水间隔时间由软件产生；流水方向由K0键在线控制，随时可切换；流水间隔时间也可由K4～K7键编码控制，如 0000对应停止，0001对应 1秒，1111对应 15秒,大键盘输入 ESC键退出。
（3）8段数码管静态显示:按图二连接好电路，将 8255的 A口PA0～PA6分别与七段数码管的段码驱动输入端a～ｇ相连，位码驱动输入端 S1接+5V（选中），S0、dp接地（关闭）。
编程从键盘输入一位十进制数字（0～9），在七段数码管上显示出来。
图二单管静态显示(4) 8段数码管动态显示：按图三连接好电路，七段数码管段码连接不变，位码驱动输入端S1、S0 接8255 C口的PC1、PC0。
实验五 四位二进制加法计数器VHDL设计
实验五四位二进制加法计数器VHDL设计一、实验目的：进一步掌握引脚锁定、硬件下载及芯片测试方法。
掌握开发板的使用。
二、实验仪器：PC机，FPGA开发板，万用表，接线若干。
三、实验内容：1、设计内容如下两张图所示：2、注意开关如处在常态，输出值为‘1’；按下开关的输出值为‘0’。
完成上面的设计，并下载观察实验现象。
开关有抖动吗？3、将20MHz 的输入频率，分频后作为计数器的时钟。
设计电路，并下载观察实验现象。
4、管脚锁定及下载的方法如5～9。
5、选定器件。
点击QuartusII菜单Assignments下的“Device”，出现选择器件系列及器件型号选择窗口。
按照实验中所给的器件型号选择器件系列及器件型号。
（请按照开发板上实际的芯片选择芯片系列，以及芯片型号）选好器件后，重新全程编译。
6、查找管脚号。
观察开发板和外围电路。
确认电路的连接方法。
观察CLK 的管脚号，并记录。
确定数码管所接的端口，记录管脚号。
7、锁定管脚。
选择菜单Assignments下的Pins出现下图。
在Location下选择对应管脚的管脚号。
将CLK锁定在开发板规定的管脚号上。
将输出端锁定在所选定的管脚号上。
所有的引脚锁定后，再次全程编译。
8、在菜单菜单Tools下选择programmer打开编程窗口，观察箭头所指的信息。
如果显示“No Hardware”，点击左边的“Hardware Setup”，双击USB-Blaster。
如下图所示。
点击“Close”，关闭上面的窗口。
此时QUARTUSII的窗口应该为：选中Program/Configure下方的框（出现勾）。
点击左边的“Start”，开始下载。
当显示100%时，下载成功。
9、硬件测试。
观察实验现象。
适当进行操作，实验现象又是什么？四、实验报告要求：1.写出你实验时的芯片系列及芯片型号2.实验箱连接在PC机的什么口上？3.简要说明实验过程中遇到的问题，及解决方法。
西工大数字电路实验报告——实验五
实验五：计数器及其应用一．实验目的：1. 熟悉常用中规模计数器的逻辑功能。
2. 掌握二进制计数器和十进制计数器的工作原理和使用方法。
3. 运用集成计数器构成1/N 分频器。
二． 实验设备：数字电路试验箱，数字双踪示波器，函数信号发生器，74LS90及Multisim 仿真软件。
三． 实验原理：计数是一种最简单基本运算，计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能。
计数器按计数进制有：二进制计数器，十进制计数器和任意进制计数器；按计数单元中触发器所接收计数脉冲和翻转顺序分有：异步计数器，同步计数器；按计数功能分有：加法计数器，减法计数器，可逆（双向）计数器等。
目前，TTL 和CMOS 电路中计数器的种类很多，大多数都具有清零和预置功能，使用者根据器件手册就能正确地运用这些器件。
实验中用到异步清零二-五-十进制异步计数器74LS90。
74LS90是一块二-五-十进制异步计数器，外形为双列直插，引脚排列如图（1）所示，逻辑符号如图（2）所示，图中的NC 表示此脚为空脚，不接线，它由四个主从JK 触发器和一些附加门电路组成，其中一个触发器构成一位二进制计数器；另三个触发器构成异步五进制计数器。
在74LS90计数器电路中，设有专用置“0”端)1(0R 、)2(0R 和置“9”端)1(9S 、)2(9S 。
其中)1(0R 、)2(0R 为两个异步清零端，)1(9S 、)2(9S 为两个异步置9端，CP1、CP2为两个时钟输入端，Q0~Q3为计数输出端，74LS90的功能表见表（1），由此可知：当R1=R2=S1=S2=0时，时钟从CP1引入，Q0输出为二进制；时钟从CP2引入，Q3输出为五进制；时钟从CP1引入，而Q0接CP2 ，即二进制的输出与五进制的输入相连，则Q3Q2Q1Q0输出为十进制（8421BCD 码）；时钟从CP2引入，而Q3接CP1 ，即五进制的输出与二进制的输入相连，则Q0Q1Q2Q3输出为十进制（5421BCD 码）。
程序计数器实验报告
程序计数器实验报告一、实验目的本次实验的目的是通过编写程序计数器（Program Counter，PC）来深入理解计算机系统中指令执行的过程，掌握PC在指令执行中的作用和原理。
二、实验环境本次实验使用Verilog HDL语言进行编写，并使用ModelSim进行仿真。
三、实验原理1. 程序计数器概述程序计数器（Program Counter，PC）是CPU中的一个寄存器，用于存储当前正在执行的指令地址。
在指令执行过程中，PC会自动加上当前指令占用的字节数，以便跳转到下一条指令地址。
2. PC在指令执行中的作用当CPU开始执行程序时，PC会被初始化为程序入口地址。
在每个时钟周期内，CPU会从PC所指向的内存地址中读取下一条指令并执行。
当该条指令完成后，PC会自动加上该条指令占用的字节数，以便跳转到下一条指令地址。
3. PC设计原理为了实现PC功能，在Verilog HDL语言中需要定义一个包含以下内容的模块：- 一个输入端口：时钟信号clk；- 一个输入端口：复位信号rst；- 一个输入端口：跳转信号jump；- 一个输入端口：跳转地址jump_addr；- 一个输出端口：下一条指令地址next_addr。
当rst信号为高电平时，PC会被初始化为程序入口地址。
当clk信号上升沿到来时，PC会自动加上当前指令占用的字节数。
当jump信号为高电平时，PC会跳转到jump_addr所指向的地址。
四、实验步骤1. 编写Verilog HDL代码：首先，我们需要定义一个包含输入输出端口的模块，并在其中实现PC的功能。
2. 进行仿真：使用ModelSim对编写好的代码进行仿真，并观察仿真结果是否符合预期。
3. 下载到FPGA板上进行测试：将编写好的Verilog HDL代码下载到FPGA板上进行测试，并观察测试结果是否符合预期。
五、实验结果通过本次实验，我们成功地编写了程序计数器，并通过ModelSim进行了仿真。
EDA实验报告实验五计数器
1 / 3 实验报告 实验五：计数器一．实验目的：一．实验目的：进一步学习层次设计法设计电路进一步学习层次设计法设计电路进一步学习混合原理图及程序法设计法进一步学习混合原理图及程序法设计法二．实验内容二．实验内容设计位十进制计数器设计位十进制计数器要求用时钟源做计计数时钟输入，计数结果用实验板上个数码管显示要求用时钟源做计计数时钟输入，计数结果用实验板上个数码管显示计数器要求有清零端（，用控制）和使能端（，用控制），都是高电平有效，用实验板，设置板，设置 三．实验现象三．实验现象数码依次按十进制增计数。
上拨则清零，下拨停止计数。
改变的频率可以观看计数快慢。
慢。
四．连线与跳线四．连线与跳线数码显示数据、控制及频率源的脚对应关系见实验一数码显示数据、控制及频率源的脚对应关系见实验一，与芯片脚对应关系：，与芯片脚对应关系：， 最高位计数器进位输出可自行设计，可以引出，也可以不引出最高位计数器进位输出可自行设计，可以引出，也可以不引出五．实验内容和步骤（整个设计采用层次法，包括以下文件）五．实验内容和步骤（整个设计采用层次法，包括以下文件）1. （产生三个译码器的输入信号，以控制哪个数码管工作）；2.(选多路复用电路，用于顺序输入位数码管的显示数据)； 3. （数据与段数码管显示转换电路）；4.(十进制计数器程序)； 5. 形成顶层图形文件：六．思考题（扩展以上方法实现时钟）六．思考题（扩展以上方法实现时钟）6.6.首先修改，使得只有六个灯循环（最左两盏表示、正中间两盏表示、最右两盏表示）：7.7. (六进制计数器程序六进制计数器程序六进制计数器程序))： 8.8. (二十四进制计数器程序，是用十六进制显示部分的二十四进制计数器程序，是用十六进制显示部分的二十四进制计数器程序，是用十六进制显示部分的))：9. 形成顶层图形文件：七．实验心得：七．实验心得：好好作图，用手可以勾画出神奇的硬件世界；好好作图，用手可以勾画出神奇的硬件世界；进一步熟悉了混合原理图以及程序法设计，又学到了好东西。
实验五--时序逻辑电路实验报告
实验五时序逻辑电路(计数器和寄存器)-实验报告一、实验目的1．掌握同步计数器设计方法与测试方法。
2．掌握常用中规模集成计数器的逻辑功能和使用方法。
二、实验设备设备：THHD-2型数字电子计数实验箱、示波器、信号源器件：74LS163、74LS00、74LS20等。
三、实验原理和实验电路1．计数器计数器不仅可用来计数，也可用于分频、定时和数字运算。
在实际工程应用中，一般很少使用小规模的触发器组成计数器，而是直接选用中规模集成计数器。
2．(1) 四位二进制（十六进制）计数器74LS161（74LS163）74LSl61是同步置数、异步清零的4位二进制加法计数器，其功能表见表5.1。
74LSl63是同步置数、同步清零的4位二进制加法计数器。
除清零为同步外，其他功能与74LSl61相同。
二者的外部引脚图也相同，如图5.1所示。
表5.1 74LSl61（74LS163）的功能表清零预置使能时钟预置数据输入输出工作模式R D LD EP ET CP A B C D Q A Q B Q C Q D0 ××××（）××××0 0 0 0 异步清零1 0 ××D A D B D C D D D A D B D C D D同步置数1 1 0 ××××××保持数据保持1 1 ×0 ×××××保持数据保持1 1 1 1 ××××计数加1计数3．集成计数器的应用——实现任意M进制计数器一般情况任意M进制计数器的结构分为3类，第一类是由触发器构成的简单计数器。
第二类是由集成二进制计数器构成计数器。
第三类是由移位寄存器构成的移位寄存型计数器。
第一类，可利用时序逻辑电路的设计方法步骤进行设计。
实验五 计数器的设计——实验报告
实验五计数器的设计——实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是设计并实现一个计数器，通过实际操作深入理解计数器的工作原理和逻辑电路的设计方法，提高对数字电路的分析和设计能力。
二、实验原理计数器是一种能够对输入脉冲进行计数的数字电路。
它可以按照不同的计数方式，如加法计数、减法计数或可逆计数，来记录脉冲的个数。
在本次实验中，我们采用的是基于数字逻辑芯片的设计方法。
通过组合逻辑门（如与门、或门、非门等）和时序逻辑元件（如触发器）来构建计数器的电路。
常见的计数器类型有二进制计数器、十进制计数器等。
二进制计数器每输入一个脉冲，计数值就增加 1，当计数值达到最大值（如 4 位二进制计数器的最大值为 15）时，再输入一个脉冲就会回到 0 重新开始计数。
十进制计数器则是按照十进制的规律进行计数。
三、实验设备与材料1、数字电路实验箱2、 74LS161 计数器芯片3、 74LS00 与非门芯片4、 74LS04 非门芯片5、导线若干四、实验内容与步骤1、设计一个 4 位二进制加法计数器首先，将 74LS161 芯片插入实验箱的插槽中。
按照芯片的引脚功能，将时钟脉冲输入端（CLK）连接到实验箱的脉冲源，将清零端（CLR）和置数端（LD）连接到高电平，使计数器处于正常计数状态。
将计数器的输出端（Q3、Q2、Q1、Q0）连接到实验箱的指示灯，以便观察计数结果。
打开脉冲源，观察指示灯的变化，验证计数器是否正常进行加法计数。
2、设计一个 4 位十进制加法计数器在上述 4 位二进制加法计数器的基础上，通过使用与非门和非门等芯片对输出进行译码，将二进制计数值转换为十进制。
具体来说，当二进制计数值达到 1001（即十进制的 9）时，产生一个进位信号，将计数器清零，从而实现十进制计数。
3、设计一个可逆计数器（可加可减）为了实现可逆计数，需要增加一个控制端（U/D）来决定计数器是进行加法计数还是减法计数。
当 U/D 为高电平时，计数器进行加法计数；当 U/D 为低电平时，计数器进行减法计数。
计算器设计实验报告
一、实验目的1. 熟悉数字电路的基本原理和设计方法。
2. 培养学生的动手能力和创新意识。
3. 设计并实现一个功能齐全的计算器。
二、实验原理计算器是一种常见的电子设备，其核心部件为运算单元。
本实验通过设计并实现一个计算器，使学生掌握以下原理：1. 按键扫描电路：用于读取按键信息。
2. 数据存储电路：用于存储输入的数值和运算符。
3. 运算电路：根据输入的运算符进行相应的运算。
4. 显示电路：用于显示运算结果。
三、实验仪器与材料1. 数字电路实验箱2. 计算器原理图3. 连接导线4. 按键5. LED显示器6. 电阻、电容等元件四、实验步骤1. 按键扫描电路设计（1）设计按键扫描电路原理图，包括按键、电阻、二极管等元件。
（2）根据原理图，搭建实验电路，并进行调试。
2. 数据存储电路设计（1）设计数据存储电路原理图，包括寄存器、计数器等元件。
（2）根据原理图，搭建实验电路，并进行调试。
3. 运算电路设计（1）设计运算电路原理图，包括加法器、减法器、乘法器、除法器等元件。
（2）根据原理图，搭建实验电路，并进行调试。
4. 显示电路设计（1）设计显示电路原理图，包括LED显示器、译码器等元件。
（2）根据原理图，搭建实验电路，并进行调试。
5. 整体电路设计（1）根据以上四个部分的设计，设计整体电路原理图。
（2）根据原理图，搭建实验电路，并进行调试。
五、实验结果与分析1. 按键扫描电路按键扫描电路能够正确读取按键信息，实现按键功能。
2. 数据存储电路数据存储电路能够存储输入的数值和运算符，为后续运算提供数据支持。
3. 运算电路运算电路能够根据输入的运算符进行相应的运算，实现加、减、乘、除等基本运算。
4. 显示电路显示电路能够将运算结果正确显示在LED显示器上。
5. 整体电路整体电路能够实现计算器的功能，满足实验要求。
六、实验总结1. 通过本次实验，掌握了数字电路的基本原理和设计方法。
2. 提高了动手能力和创新意识，培养了团队协作精神。
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实验五计数器的设计——实验报告
邱兆丰15331260
一、实验目的和要求
1．熟悉JK触发器的逻辑功能。
2．掌握用JK触发器设计同步计数器。
二、实验仪器及器件
1、实验箱、万用表、示波器、
2、74LS73，74LS00，74LS08，74LS20
三、实验原理
1．计数器的工作原理
递增计数器----每来一个CP，触发器的组成状态按二进制代码规律增加。
递减计数器-----按二进制代码规律减少。
双向计数器-----可增可减，由控制端来决定。
2．集成J-K触发器74LS73
⑴符号：
图1 J-K触发器符号⑵功能：
表1 J-K触发器功能表
⑶状态转换图：
图2 J-K触发器状态转换图
⑷特性方程：
+1
n Q
n
n
Q+
=
J
K
Q
⑸注意事项：
①在J-K触发器中，凡是要求接“1”的，一定要接高电平（例如5V），否则会出现错误的翻转。
①触发器的两个输出负载不能过分悬殊，否则会出现误翻。
②J-K触发器的清零输入端在工作时一定要接高电平或连接到实验箱的
清零端子。
3．时序电路的设计步骤
内容见实验预习。
四、实验内容
1．用JK触发器设计一个16进制异步计数器，用逻辑分析仪观察CP和各输出波形。
2．用JK触发器设计一个16进制同步计数器，用逻辑分析仪观察CP和各输出波形。
3．设计一个仿74LS194
4．用J-K触发器和门电路设计一个特殊的12进制计数器，其十进制的状态转换图为：
5.考虑增加一个控制变量D，当D=0时，计数器按自定义内容运行，当D=1时，反方向运行
五、实验设计及数据与处理
实验一
16进制异步计数器
设计原理：除最低级外，每一级触发器用上一级触发器的输出作时钟输入，JK都接HIGH，使得低一级的触发器从1变0时高一级触发器恰好接收下降沿信号实现输出翻转。
实验二
16进制同步计数器
设计原理：除最低级外，每一级的JK输入都为所有低级的输出的“与”运算结果
实验三
仿74LS194
设计原理：前两个开关作选择端输入，下面四个开关模仿预置数输入，再下面两个
开关模仿左移、右移的输入，最后一个开关模仿清零输入。
四个触发器用同一时钟输入作CLK 输入。
用2个非门与三个与门做成了一个简单译码器。
对于每一个触发器，JK 输入总为一对相反值，即总是让输入值作为输出值输入。
对于每一个输入，当模式“重置”输出为1时，其与预置值结果即触发器输入；当模式“右移”、“左移”输出为1时，其值为上一位或下一位对应值；当各模式输出均为0时各触发器输入为0，使输出为0。
实验四
设计原理：
在12进制同步计数器中，输出的状态只由前一周期的状态决定，而与外来输入无关，因此目标电路为Moore 型。
而数字电路只有0和1两种状态，因此目标电路要表达12种状态需要用4个变量1Q 、2Q 、3Q 、4Q 的16种组合中的12种。
现定义十进制数01~12的
对应二进制数为输出状态，可得目标电路的状态转换表如下：
表2 12进制同步计数器状态状态转换表
本实验选择J-K 触发器，根据状态转换表以及J-K 触发器特性方程：
n n n Q K Q J Q +=+1
得到目标电路方程如下：
输出方程：n n Q Y 00=、n n Q Y 11=、n
n Q Y 22=、n n Q Y 33=
驱动方程：Q 0一个CP 发生一次变化，因此
100==K J 。
Q 1每当Q 0为1时，发生变化，因此
n
Q K J 0
11==。
Q 2在Q 1Q 0都为1以及12（即1100的时候）发生变化，因此 J 2 = K 2 =Q 1n Q 0n +Q 3n Q 2n
Q 3在Q 2 Q 1Q 0都为1的时候，以及12的时候发生变化，因此 J 3=K 3=Q 0n Q 1n Q 2n +Q 3n Q 2n 。
状态方程：n n n Q K Q J Q 000010+=+
n n n Q K Q J Q 111111+=+
n
n n Q K Q J Q 222212+=+
n n n Q K Q J Q 333313+=+
（2）由以上三种方程可以画出逻辑图如下：
实验五
由于电脑重装原来打的文件没了，照一下实验报告里的
五、实验心得与体会
1、通过此次实验对于触发器的逻辑功能有了更深的了解，学会了用J—K触发器实现同步电路或者异步电路，并且可以用多种方法完成这次实验。
除了上述方法，也可以采用四个触发器实现1——15计数的电路，并对其进行改进，使其在13（即1101的时候），Q3Q2进行清零。
当然，达到相同目的的J和K也
是不唯一的。
2、在使用触发器前，要对其进行检查。
具体方法是将J、K以及清零端接高电平，C1接CP，将Q接led灯，若灯每次状态都发生改变，则证明触发器没有问题。
在实验中若是出现了问题，要进行故障检查。
有以下的检查方法
⑴查线法
由于在实验中大部分故障都是由于布线错误引起的，因此，在故障发生时，复查电路连线为排除故障的有效方法。
应着重注意：有无漏线、错线，导线与插孔接触是否可靠，集成电路各脚是否与插座插牢、集成电路是否插反等。
⑵观察法
用万用表直接测量各集成块的Vcc端是否加上电源电压；输入信号、时钟脉冲等是否加到实验电路上，观察输出端有无反应。
重复测试观察故障现象，然后对某一故障状态，用万用表测试各输入/输出端的直流电平，从而判断出故障是否由插座、集成块引脚连接线等原因造成的故障。
3、在此次实验中，最容易发生的错误就是弄混了Q与Q反向。
在实验前一定要观察触发器的结构，使其与功能图相对应。
作为端口输出的时候，也一定要检查，输出的是Q还是Q反。