基础B第9次课(计数及分频电路)

1、1电工电子基础实验电工电子基础实验第九次课第九次课实验提示实验提示1P194 1、22P177-3 计数与分频电路计数与分频电路2一、计数器与分频电路的简介一、计数器与分频电路的简介 计数器是数字系统中一种用得最多的时计数器是数字系统中一种用得最多的时序逻辑部件，他的基本功能是记录输入脉冲序逻辑部件，他的基本功能是记录输入脉冲的个数，可用于分频、定时、产生顺序脉冲的个数，可用于分频、定时、产生顺序脉冲和序列码以及数值运算等。和序列码以及数值运算等。分频器是加法计数器和减法计数器的统称。分频器是加法计数器和减法计数器的统称。32022-5-8374LS16174LS161是同步置数，异步清零十六

2、进制（是同步置数，异步清零十六进制（M=16M=16）计数器，其功能表计数器，其功能表 如下如下CLRLOADPTCLKQ3 Q2 Q1 Q0功能功能01 0 0 0 0异步清零异步清零10 D B C A同步并入同步并入1111000011118421计数计数110 1Qn3 Qn2 Qn1 Qn0 保持保持QCC=QCCn110Qn3 Qn2 Qn1 Qn0保持保持QCC= 04P194 - 1v74LS161是同步置数，异步清零十六进制是同步置数，异步清零十六进制（M=16），其管脚图和功能表参见），其管脚图和功能表参见电工电子电工电子实验手册实验手册P91v用模用模N的计数器构成模的计

3、数器构成模M的计数器的计数器(NM)，一般，一般采用同步置数的方法。可采用置最小数法、置采用同步置数的方法。可采用置最小数法、置“0”法和置最大数法。基本思想是使计数器从法和置最大数法。基本思想是使计数器从预置状态开始计数，当计到满足模值为预置状态开始计数，当计到满足模值为M的终的终止状态时产生置数控制信号，下一止状态时产生置数控制信号，下一CP周期进行周期进行置数，重复计数过程，从而实现模置数，重复计数过程，从而实现模M的计数。的计数。用用74LS161设计设计M7的计数器，测试并的计数器，测试并记录记录CP、QA、QB、QC、QD各点波形。各点波形。 52022-5-85用用74161构成

4、模构成模M计数器的示意图计数器的示意图74LS161A B C DCPQ3 Q2 Q1 Q0 QCCP T CR反馈函数反馈函数LD预置数预置数“1”P194-1-P194-1-设计过程设计过程: :62022-5-861.1.置置“0 0”法法 同步预置数为全同步预置数为全“0 0”。对于同步预置加计数。对于同步预置加计数器，器，反馈状态为（反馈状态为（M M1 1），本例中反馈状态为），本例中反馈状态为7 71=61=6，即计数器从，即计数器从“000000”计到计到“01100110”。反馈。反馈函数函数L LD D=Q=Q2 2Q Q1 172022-5-87预测波形预测波形: :8用

5、示波器画输出波形：用示波器画输出波形：9用示波器画输出波形：用示波器画输出波形：10用示波器画输出波形：用示波器画输出波形：112022-5-8112.2.置最大数法置最大数法( (非非84218421码码) ) 反馈状态为（反馈状态为（M M2 2），本例中反馈状态为），本例中反馈状态为7 72=52=5，即计数器从，即计数器从“11111111”计到计到“01010101”。反馈。反馈函数函数L LD D=Q=Q3 3Q Q2 2Q Q1 1Q Q0 0122022-5-812预测波形预测波形: :132022-5-8133 3. .置最小数法置最小数法( (非非84218421码码) )

6、 同步预置最小数，最小数同步预置最小数，最小数= =N NM M。本例中最小。本例中最小数数=16-7=9=16-7=9，即计数器从，即计数器从“10011001”计到计到“11111111”。可利用可利用“Q QCCCC”经反相后置数。电路最简单。经反相后置数。电路最简单。142022-5-814预测波形预测波形: :152022-5-815v以置以置“0”法为例：法为例：v用双踪示波器同时观测、记录用双踪示波器同时观测、记录CP和和QC的波的波形。触发信源应选择形。触发信源应选择QC的通道。至少显示的通道。至少显示QC一个完整的周期，并注意查验、确认一个完整的周期，并注意查验、确认QC一个

7、的周期的起始位置。一个的周期的起始位置。v将观测将观测CP的探头依次分别观测、记录的探头依次分别观测、记录QB 、 QA波形。波形。 在示波器上在示波器上QB 、 QA 一个的周一个的周期的起始位置和期的起始位置和QC的起始位置相同。的起始位置相同。v记录波形时必须注意记录波形时必须注意CP、 QC 、 QB 、 QA各波形的时间关系。各波形的时间关系。P194-1-调测调测162 2、设计一个分频比、设计一个分频比N=5N=5的整数分频电路，观察的整数分频电路，观察并记录时钟和输出波形。并记录时钟和输出波形。解：解： 搞清分频的概念。搞清分频的概念。 首先分频是一个大的概念，它可以用加法首先

8、分频是一个大的概念，它可以用加法计数器实现，也可以用减法计数器实现。但通计数器实现，也可以用减法计数器实现。但通常人们习惯于用加法计数器实现分频。常人们习惯于用加法计数器实现分频。 根据根据M=7M=7计数器的分析设计，本题也就是用计数器的分析设计，本题也就是用置置“00法设计法设计M=5M=5的加法计数器。则其反馈函的加法计数器。则其反馈函数按数按S SM M-1-1状态书写：状态书写： M M 1=5 1=5 1= 6 =(0100)1= 6 =(0100)2 2; ;二、二、 P194 - 217即：即： S SM M-1=-1=（01000100）2 2。18预测输出波形：预测输出波形

9、：19例：试用例：试用MUXMUX产生产生11100101110010序列信号，用示波序列信号，用示波器双踪观察并记录时钟和序列信号波形。器双踪观察并记录时钟和序列信号波形。 设计思路：计数器设计思路：计数器+数据选择器数据选择器设计分析：设计分析： 分析序列码码长分析序列码码长M=7； 确定计数器的模长确定计数器的模长M=7； 列真值表列真值表 三、三、 P176 - 320求解求解LD= Q2Q1 21画波形画波形22示波器画波形：示波器画波形：Ch2作为触发源作为触发源23擦出多余的波形，获得最终的输出波形：擦出多余的波形，获得最终的输出波形：242022-5-824思考题：思考题：1

10、1、用预置法设计、用预置法设计M=9M=9的计数电路。的计数电路。 同步预置数为全同步预置数为全“0 0”。对于同步预置加计数。对于同步预置加计数器，器，反馈状态为（反馈状态为（M M1 1），本例中反馈状态为），本例中反馈状态为9 91=81=8，即计数器从，即计数器从“00000000”计到计到“10001000”。反馈。反馈函数函数L LD D=Q=Q3 3252022-5-825M=9M=9的输出波形图：的输出波形图：262022-5-8262 2、试用、试用7416174161和门电路设计循环顺序为和门电路设计循环顺序为0,1,2, 0,1,2, 5,6,7,0,15,6,7,0,1

11、的模长为的模长为6 6的计数电路。要求电路具的计数电路。要求电路具有自启动能力，写出设计过程，画出电路原理图。有自启动能力，写出设计过程，画出电路原理图。解：解：1 1、列出状态转移表、列出状态转移表 2 2、在考虑自启动的基础上写出反馈函数、在考虑自启动的基础上写出反馈函数 3 3、写出数据端的数据、写出数据端的数据 D D2 2=D=D0 0=1=1，D D3 3=D=D1 1=0=0273 3、设计一个、设计一个 “ “10101”10101”的序列信号发生器，观的序列信号发生器，观察并记录时钟和输出波形。察并记录时钟和输出波形。常规的分析方法通常是：常规的分析方法通常是： 先分析序列长

12、度，即：序列长度先分析序列长度，即：序列长度=5=5； 再根据序列长度确定计数器的模长，再根据序列长度确定计数器的模长，M=5M=5。 选择选择7415174151数据选择器实现序列码。数据选择器实现序列码。设计思路：设计思路： 7416174161用置用置“0”0”法设计一个法设计一个M=5M=5的加法计数器的加法计数器; ; 采用采用7415174151芯片，实现芯片，实现“10101”10101”序列码。序列码。28设计步骤：设计步骤：29预测输出波形：预测输出波形：304.4.示波器的输入耦合方式中直流和交流有什么区别？示波器的输入耦合方式中直流和交流有什么区别？请分别举一个实际应用的

13、例子加以说明。请分别举一个实际应用的例子加以说明。解解: :直流耦合：信号的交直流成分都能显示；例如：直流耦合：信号的交直流成分都能显示；例如：数字电路中时钟信号的测量。数字电路中时钟信号的测量。交流耦合：信号的交流成分能正常显示，直流成分交流耦合：信号的交流成分能正常显示，直流成分不能显示。例如：测量直流稳压电源中的纹波。不能显示。例如：测量直流稳压电源中的纹波。 5.5.判断题判断题(1)(1)示波器同时观察示波器同时观察M=7M=7计数器的时钟信号计数器的时钟信号cpcp和进和进位信号位信号F F时触发源应该选择为时触发源应该选择为F F。 （）(2) (2) 示波器耦合方式中的示波器耦

14、合方式中的DCDC耦合是指直流耦合，耦合是指直流耦合，只有直流分量能够通过示波器显示出来。（只有直流分量能够通过示波器显示出来。（X X）316.6.示波器在双踪使用时，为了使两个通道的波示波器在双踪使用时，为了使两个通道的波形稳定的显示在屏幕上，在什么情况下使用信形稳定的显示在屏幕上，在什么情况下使用信号强的信号作为触发同步信号；在什么情况下号强的信号作为触发同步信号；在什么情况下使用周期长的信号作为触发同步信号。使用周期长的信号作为触发同步信号。答：同频下使用强信号作为同步触发信号；在答：同频下使用强信号作为同步触发信号；在不同频率下（整数倍）使用频率低的信号或周不同频率下（整数倍）使用频

15、率低的信号或周期长的信号作为同步触发信号。期长的信号作为同步触发信号。327 7、用示波器显示用示波器显示TTLTTL电平时，其输入耦合方电平时，其输入耦合方式选择式选择 DCDC（直流）（直流）(DC(DC（直流）、（直流）、ACAC（交（交流）、流）、GNDGND（接地）（接地）) )；当双踪显示频率相同、；当双踪显示频率相同、幅度分别为幅度分别为5mv5mv和和1V1V的两个正弦波形时，触的两个正弦波形时，触发信源选择幅度为发信源选择幅度为1V 1V 的那一路。当频率不的那一路。当频率不同，但两路波形的频率具有整数倍关系时，同，但两路波形的频率具有整数倍关系时，选择周期选择周期 长长 (

16、 (长、短长、短) )的那一路作触发信源。的那一路作触发信源。338.如图如图1 1所示电路，用所示电路，用TY-360TY-360型万用表的直流电压档型万用表的直流电压档测量测量V VR2R2，仅考虑测量仪表内阻对被电路的影响时请，仅考虑测量仪表内阻对被电路的影响时请计算：（列出计算过程）。计算：（列出计算过程）。 用用50V50V直流电压档测得的电压读数直流电压档测得的电压读数V VR2R2= = 4.55 4.55 V V。 用用10V10V直流电压档测得的电压读数直流电压档测得的电压读数V VR2R2= = 3.33 3.33 V V。解解: TY-360: TY-360型万用表的直流

17、型万用表的直流电压档的等效电阻为：电压档的等效电阻为：20K/V(0.120K/V(0.150V50V档档),),万用表的等效电阻万用表的等效电阻R=20KR=20K50V=1000K50V=1000KVR2=10VR2=10(200+200/1000)(200+200/1000)(200/1000)4.55(200/1000)4.55V V万用表的等效电阻万用表的等效电阻R=20KR=20K10V=200K10V=200KVR2=10VR2=10(200+200/200)(200+200/200)(200/200)3.33V(200/200)3.33V343-2、 装配和调测装配和调测vCP

18、脉冲取实验箱上脉冲取实验箱上8kHz矩形波。矩形波。v先装调先装调M=7（000110）的计数器，并用示波）的计数器，并用示波器检测器检测QA、QB、QC波型是否正确。然后连波型是否正确。然后连接接数据选择器，数据选择器，用示波器观测和记录用示波器观测和记录CP和和序序列信号的波形。列信号的波形。v安装时勿漏接集成电路的电源和安装时勿漏接集成电路的电源和GND脚，勿脚，勿漏接各控制脚。漏接各控制脚。352022-5-835使用数字示波器注意事项使用数字示波器注意事项使用数字示波器同时观测两路数字信号时应遵循以下基使用数字示波器同时观测两路数字信号时应遵循以下基本操作规则：本操作规则：v各通道的输入耦合方式置各通道的输入耦合方式置“直流