计数器的设计(完)

1、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： Qn+1=JQn+KQn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

2、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：模拟波形图：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：模拟波形图：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

3、，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）CrS1S0工作状态0XX置零100保持101右移110左移111并行送数由上表可看出，S1、S0共有四种组合，同时对应四种功能，设输入为ABCD，输出为QAQBQCQD ,因此可以写出 由J-K触发器的特性方程 所以可求得 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

4、为循环左移，将SR置为QA；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

5、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。（2）由图可知，所需触发器个数为4。（3）画出次态卡诺图。1011110010101001xxx00010111100001100101001101000010X0001101100011011Q3nQ2nQ1nQ0n（4）画出各个触发器的卡诺图，并列出其各自的特性方程。（5）模拟电路图和模拟波形图：（6）实际波形图： 5. 考虑增加一个控制变量D，当D = 0 时，计数器按内容4方式(顺时针)运行，当D = 1 时，无论计数器当前处于什么状态，计数器按内容4的反方向(逆时针)运行。本题为附

6、加内容，因接线复杂，可用模拟软件测试结果。由计数器按内容4的反方向，因此可得：（1） 次态卡诺图1001101010000111xxx10110101011001000011000100101100X0001101100011011Q3nQ2nQ1nQ0n（2） 画出各个触发器的卡诺图，并列出其各自的特性方程。（3） 顺逆时针方向组合方程由D*顺时针方程+D*逆时针方程可得J0=K0=1 J1=K1=DQ0+DQ0J2=DQ1Q0+DQ1Q0Q3 K2=D(Q3+Q1Q0)+DQ1Q0J3=DQ2Q1Q0+D(Q1+Q2) K3=DQ2+D(Q2+Q1+Q0) （4） 模拟电路图和模拟波形图当D=0时，计数从1到12当D=1时，计数从12到1五、 实验心得本次实验在第一节实验课时，由于未讲到时序逻辑电路的设计，实验中存在较多问题。虽然我自己预习了一些内容，但在做预习报告时，仍然不知从何入手，只能在网上查找别人的设计过程，按着他人的过程完成了第一节实验课。在第二节实验课时（老师已讲到时序逻辑电路设计的两种方法）