(完整版)N分频器分析与设计
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一、实验目的
掌握74190/74191计数器的功能，设计可编程计数器和N分频器，设计(N-1/2)计数器、分频器。
二、实验原理
分频是对输入信号频率分频。
1、CD4017逻辑功能
2、74190/74191逻辑功能
3、集成计数器级联
当所需计数器模数超过所选计数器最大计数状态时，需要采取多片计数器级联。方法分为异步级联和同步级联。
4、集成计数器的编程
在集成计数器的时序基础上，外加逻辑门电路等，反馈集成计数器的附加功能端，达到改变计数器时序的目的。可采用复位编程和置数编程两种。
5、多片74190/74191计数器级联
可根据具体计数需求和增减需求，选用74190或74191，选择不同功能、同步或异步设计等。
6、74190/74191计数器编程
由于没有复位端，因此只能使用置数编程，置数端置为0即可异步置数。可根据需求设计N进制加法或减法计数器。
N与译码逻辑功能如下。
7、74191组成(N-1/2)分频器
电路如下图：
U3
计数器的两个循环中，一个循环在Cp的上升沿翻转；另一个是在Cp的下降沿翻转，使计数器的进制减少1/2，达到(N-1/2)分频。
三、实验仪器
1、直流稳压电源 1台
2、信号发生器 1台
3、数字万用表 1台
4、实验箱 1台
5、示波器 1台
四、仿真过程
1、按照CD4017和74191功能表验证其功能。
2、74191组成可编程计数器
(1)构成8421BCD十进制加法计数器，通过实验验证正确性，列出时序表。
设计图如下
U6
74191N
A 15
B 1
C 10D
9~U/D 5QA 3QB 2QC 6QD
7
~CTEN 4~LOAD
11~RCO
13MAX/MIN 12
CLK
14
U8A
4011BD_5V
XLA1
C Q T
1
F
XFG1
Agilent
仿真波形如下
(2)构成8421BCD十进制减法计数器，通过实验验证正确性，列出时序表。设计图如下：
仿真波形如下
3、74190级联及编程
(1)构成100进制8421BCD 减法计数器，通过实验验证正确性，列出时序表。 设计图如下
U8
74190N A 15
B 1
C 10D
9~U/D 5QA 3QB 2QC 6QD
7
~CTEN 4~LOAD
11~RCO
13MAX/MIN 12
CLK
14
U10
74190N
A 15
B 1
C 10D
9
~U/D 5QA 3QB 2QC 6QD
7
~CTEN 4~LOAD
11~RCO
13MAX/MIN 12
CLK
14
XLA2
C Q T
1
F
XFG2
Agilent
VDD
5V (U8为高位，U10为低位)
仿真波形如下
(2)构成24进制8421BCD 减法计数器，通过实验验证正确性，列出时序表。 设计图如下
U8
74190N
A 15
B 1
C 10D
9~U/D 5
QA 3QB 2QC 6QD
7
~CTEN 4~LOAD
11~RCO
13MAX/MIN 12
CLK
14
U10
74190N
A 15
B 1
C 10D
9
~U/D 5QA 3QB 2QC 6QD
7
~CTEN 4~LOAD
11~RCO
13MAX/MIN 12
CLK
14
XLA2
C Q T
1
F
XFG2
Agilent
U11A
4012BD_5V
仿真波形如下
4、(N-1/2)分频器
(1)构成5进制8421BCD减法计数器，通过实验验证正确性，列出时序表。设计图如下
仿真波形如下
(2)在上述5进制减法计数器，设计4又1/2分频器，f=100kHz作Cp，用双踪示波器观察记录Cp、Q0-Q3、Q T和LD’的波形。
设计图如下：
五、实验结果
1、CD4017组成的7路7节拍的顺序脉冲触发器时序表
Q6 Q5 Q4 Q3Q2Q1Q0
0 0 0 000 0
0 0 0 000 1
0 0 0 00 1 0
0 0 0 010 0
0 0 0 100 0
0 0 1 000 0
0 1 0 000 0
1 0 0 000 0
2、74191组成可编程计数器
(1)十进制加法计数器的时序表
0 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 0 1 （2）十进制减法计数器的时序表
1 0 0 1
1 0 0 0
0 1 1 1
0 1 1 0
0 1 0 1
0 1 0 0
0 0 1 1
0 0 1 0