实验指导9-集成计数器及应用

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↓ 0 0 ↓ ↓
QD QA
二进计数 五进计数 8421码十进计数 码十进计数 5421码十进计数 码十进计数
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↓
8421码 权重： 无效码（伪码）：1010～ ）：1010 8421码： 权重：8、4、2、1。 无效码（伪码）：1010～1111 5421码 权重： 无效码： 5421码： 权重：5、4、2、1。 无效码：0101,0110,0111,1101,1110,1111
异步置零和异步预置法总会出现一个多余暂短状态 不是计数器 异步置零和异步预置法总会出现一个多余暂短状态(不是计数器 多余暂短状态 的计数状态)，输出波形有可能会出现短暂的毛刺脉冲。 的计数状态 ，输出波形有可能会出现短暂的毛刺脉冲。
“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。” 纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。 纸上得来终觉浅
0 1 2
Q3 Q2 Q1 Q0
8421 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 5421 0000 0001 0010 0011 0100 1000 1001 1010 1011 1100
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“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。” 纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。 纸上得来终觉浅
四、实验内容
1.74LS162功能测试 1.74LS162功能测试
测试74LS162功能， 测试74LS162功能，给出芯片逻辑功能表 74LS162功能 ①测试要求
用单拍方式和连续方式的测试方法对74LS162 74LS162芯片的逻辑功能进行 a. 用单拍方式和连续方式的测试方法对74LS162芯片的逻辑功能进行 测试，给出芯片逻辑功能表。 测试，给出芯片逻辑功能表。 b.单拍方式测试实现十进制计数时借助一位数码管显示方式观测计数 b.单拍方式测试实现十进制计数时借助一位数码管显示方式观测计数 74LS162计数状态 验证状态转移图是否正确？ 计数状态； 器74LS162计数状态；验证状态转移图是否正确？ c.连续方式测试时用数字信号仪同时观测CP、 连续方式测试时用数字信号仪同时观测CP QC、 QD和 c.连续方式测试时用数字信号仪同时观测CP、QA 、QB QC、 QD和RCO 的输出。 的输出。
8421BCD计数器 计数器74LS162功能表 计数器 功能表
当 ENT = 1 , 且 Q D Q C Q B Q A = 1001 时， RCO = 1， 即 RCO = ENT ⋅ Q D Q C Q B Q A
“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。” 纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。 纸上得来终觉浅
0 1 1 1
X 1 0 1
↑ X ↑ ↑
X 保 持 原 状 态 d a X b c d
计数
当 ENT = 1 , 且 Q D Q C Q B Q A = 1001 时， RCO = 1， 即 RCO = ENT ⋅ Q D Q C Q B Q A
“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。” 纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。 纸上得来终觉浅
复位法的先决条件是计数器必须有复位输入端。 复位法的先决条件是计数器必须有复位输入端。 复位输入端
关键：是清零信号的选择与芯片的清零方式有关。 关键：是清零信号的选择与芯片的清零方式有关。异步 清零方式以M作为清零信号或反馈识别码， 清零方式以M作为清零信号或反馈识别码，其有效循环状态为 同步清零方式以M 作为反馈识别码， 0～M-1；同步清零方式以M-1作为反馈识别码，其有效循环状 态为0～M-1。还要注意清零端的有效电平，以确定用与门还 态为0 还要注意清零端的有效电平， 是与非门来引导。 是与非门来引导。
“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。” 纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。 纸上得来终觉浅
（2）复位法（同步或异步复位） ）复位法（同步或异步复位）
计数器从复位的初始状态 基本思想 ——计数器从复位的初始状态（通常置零）开始计 计数器从复位的初始状态（通常置零） 到达满足模M的终止状态时 产生一个复位信号 的终止状态时， 复位信号， 数，到达满足模 的终止状态时，产生一个复位信号，加载到计数 器的复位输入端，使计数器恢复到初始状态。然后重复进行。 器的复位输入端，使计数器恢复到初始状态。然后重复进行。
预置控制信号怎样获得？ 预置控制信号怎样获得？
①进位信号可作为预置控制信号－常用方法 进位信号可作为预置控制信号－ 可作为预置控制信号 用门电路设计一个预置控制信号（注意置数端的有效电平高 ②用门电路设计一个预置控制信号（注意置数端的有效电平高
低，以确定用与门还是与非门来引导） 以确定用与门还是与非门来引导） “纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。” 纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。 纸上得来终觉浅
（3）乘数法 ） 乘数法就是通过多片级联 级联方法实现任意进制计数器 乘数法就是通过多片级联方法实现任意进制计数器 的构成。 的构成。 进制计数器和M进制计数器 有 N进制计数器和 进制计数器 ， 将两个计数器级 进制计数器和 进制计数器， 进制计数器。 构成了模为N× 进制计数器 联，构成了模为 ×M进制计数器。
“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。” 纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。 纸上得来终觉浅
1. 2-5-10进制异步计数器 进制异步计数器74LS90 进制异步计数器
引脚图
74LS90结构框图 74LS90结构框图
特别注意： 电源和GND引脚 NC空端子
简化逻辑符号 “纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。” 纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。 纸上得来终觉浅
逻辑符号
“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。” 纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。 纸上得来终觉浅
8421BCD计数器 计数器74LS162功能表 计数器 功能表
CLR
ENP⋅ ENT ⋅
X 0 X 1
LOAD
CLK
D C
X X a X X X b X
B
X X c X
A
Qபைடு நூலகம் QC QB Q A X 0 0 0 0
实验九 集成计数器及应用
一、实验目的
1.掌握集成计数器的逻辑功能测试方法及其应用。 2.运用集成计数器构成任意进制计数器。 3.掌握同步计数器74LS162的级连应用方法。 4.熟悉数码管的使用。
二、实验器件和仪器设备
1．异步计数器74LS90 1 74LS90 1片 1 2．同步十进制计数器74LS162 2片 3．与非门74LS00 1片 4. 双4输入与非门74LS20 1片 5. 数字信号显示仪 6. GOS－6051示波器 7. 数字万用表UT56 1台 8. TDS－4数字系统综合实验平台 “纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。” 纸上得来终觉浅， 纸上得来终觉浅 绝知此事要躬行。
②测试结果分析要求
a.记录单拍方式测试全部数据，分析芯片功能是否正常，给出74LS162 a.记录单拍方式测试全部数据，分析芯片功能是否正常，给出74LS162 记录单拍方式测试全部数据 功能表。 功能表。 b.记录74LS162芯片完成模10计数的状态转移表和状态转移图 记录74LS162芯片完成模10计数的状态转移表和状态转移图， b.记录74LS162芯片完成模10计数的状态转移表和状态转移图，记录电 路动态测试的波形图(CP (CP、 QC、 QD和RCO至少画出一个完整的计数 路动态测试的波形图(CP、QA 、QB QC、 QD和RCO至少画出一个完整的计数 周期），分析电路计数特性和分频特性，特别注意RCO波形超前输出特性。 ），分析电路计数特性和分频特性 RCO波形超前输出特性 周期），分析电路计数特性和分频特性，特别注意RCO波形超前输出特性。
验证状态转移图正确？ “纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。” 纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。 纸上得来终觉浅
3. 同步四位二进制计数器 同步四位二进制计数器74LS163
引脚图
其余特性参 数参照教材
“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。” 纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。 纸上得来终觉浅
3.利用集成计数器芯片可方便地构成任意（模M）进制计数器。 利用集成计数器芯片可方便地构成任意（ 利用集成计数器芯片可方便地构成任意 ）进制计数器。 构成方法： 构成方法： （1）预置法（置位法）又称反馈置数法 ）预置法（置位法）又称反馈置数法 （2）复位法 (清零、清除）又称反馈归零法 ） 清零、清除）又称反馈归零法 清零 （3）乘数法：级联 ）乘数法： 预置功能。 （1）预置法的先决条件是集成计数器必须有预置功能。 ）预置法的先决条件是集成计数器必须有预置功能 预置法基本思想——使计数器从某个预置状态开始计数，到达 使计数器从某个预置状态开始计数 预置法基本思想 使计数器从某个预置状态开始计数， 满足要求的模值的终止状态 终止状态时 产生预置控制信号 预置控制信号， 满足要求的模值的终止状态时，产生预置控制信号，加到预置控制 端进行预置初始计数状态 并重复计数，实现模值M的计数 初始计数状态， 的计数。 端进行预置初始计数状态，并重复计数，实现模值 的计数。
“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。” 纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。 纸上得来终觉浅
2. 同步十进制计数器74LS162 同步十进制计数器
CLR为同步清零端。 为同步清零端。 清零端 QA~QD为4位8421BCD码十进制计数输出端，QD高位。 为 位 码十进制计数输出端， 高位 高位。 码十进制计数输出端 LOAD为低电平有效预置数据控制端,实现同步置数。 为低电平有效预置数据控制端 实现同步置数。 同步置数 A~D为并行同步预置数据输入端，其中A为低位。 为并行同步预置数据输入端，其中 为低位 为低位。 为并行同步预置数据输入端 引脚图 RCO为超前进位端输出。 为超前进位端输出。 为超前进位端输出 ENP、ENT为计数器计数控制端（其中 、 为计数器计数控制端（ 为计数器计数控制端 其中ENT还控制进位 还控制进位 输出端）。 输出端）。
为原计数器模， 为现实现计数器模 通常M<N， 为现实现计数器模， 设N为原计数器模，M为现实现计数器模，通常 为原计数器模 ， 利用进位信号作为预置控制信号 设置初始计数状态， 利用进位信号作为预置控制信号，设置初始计数状态，即 预置初始值（预置初始状态）： 预置初始值（预置初始状态）
加法计数： 加法计数： 预置值 = N-M 同步预置 减法计数： 减法计数： 预置值 = M − 1 加法计数： 加法计数： 预置值 = N-M －1 异步预置 减法计数： 减法计数： 预置值 = M
三、实验原理
计数器是一个用以实现计数功能的时序逻辑部件， 计数器是一个用以实现计数功能的时序逻辑部件，它不仅可 以用来对脉冲进行计数，还常用做数字系统的定时、 以用来对脉冲进行计数，还常用做数字系统的定时、分频和执行 数字运算以及其他特定的逻辑功能。 数字运算以及其他特定的逻辑功能。 数器的种类很多。 数器的种类很多。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； 时钟脉冲源来分有：同步计数器和异步计数器；根据计数进制的 不同分为：二进制、 不同分为：二进制、十进制和任意进制计数器 ；根据计数的增减 趋势分为：加法、减法和可逆计数器； 趋势分为：加法、减法和可逆计数器；还有可预置数和可编程功 能计数器等。 能计数器等。 目前，TTL和CMOS集成计数器都有较齐全的品种。 目前，TTL和CMOS集成计数器都有较齐全的品种。使用者只需 集成计数器都有较齐全的品种 借助于器件手册提供的功能表和引脚排列图， 借助于器件手册提供的功能表和引脚排列图，就能正确地运用这 些器件。 些器件。
74LS90功能表 74LS90功能表
R01 R02
1 1 1 1 ×
R91 R91
CPA CPB × × × × × × × ×
QD QC QB QA
说明
异步置 异步置0 异步置0 异步置 异步置 异步置9 异步置9 异步置 由QA输出 由QDQCQB输出 QDQCQBQA输出 QAQDQCQB输出