项目10-寄存器和计算器的应用课件

《电子技术基础与技能》（陈振源主编）

电子演示文稿

项目10寄存器和计数器的应用1

《电子技术基础与技能》（陈振源主编）

时序逻辑电路简称时序电路，它由逻辑门电路和触发器组成，是一种具有记忆功能的逻辑电路，常用的电路类型有寄存器和计数器。本项目重点学习寄存器、计数器的逻辑功能和典型应用电路的制作。

10.1寄存器

10.2计数器

项目小结

项目10寄存器和计数器的应用2

时序逻辑电路简称时序电路，它由逻辑门电路和触发器组成，是一

寄存器主要用来暂存数码和信息。寄存器由触发器和门电路组成，按接收数码的方式不同可分为单拍接收式和双拍接收式两种。

10.1.1数码寄存器

1.双拍接收式寄存器

（1）电路组成

4位双拍接收式数码寄存器是由基本RS触发器和门电路组成。

4位双拍接收式数码寄存器10.1寄存器3寄存器主要用来暂存数码和信息。10.1（2）工作原理双拍接收寄存器工作时是分两步进行的：第一步，寄存前先清零。第二步，接收脉冲控制数据寄存。2．单拍接收寄存器（1）电路组成

4位单拍接收式数码寄存器是由D触发器组成。

（2）工作原理单拍接收寄存器不需要先清零，当接收脉冲CP到来时，即可将数码存入。若要清除已存入的数码，使寄存器全部清零，只需在端加入一清零负脉冲即可实现。4位单拍接收寄存器4（2）工作原理双拍接收寄存器工作时是分两步进行的：●寄存器的优点是存储时间短，速度快，可用来当高速缓冲存储器。其缺点是一旦停电后，所存储的数码便全部丢失，因此数码寄存器通常用于暂存工作过程中的数据和信息，不能作为永久的存储器使用。●由许多的寄存器组合起来的大规模集成电路可作为数据存储器，每个寄存器是数据存储器中的一个存储单元，再用地址线来选择对应的存储单元，就成为随机存取存储器RAM。●寄存器若出现各位数据都无法正常存储的故障，检测的基本步骤和技巧是：第一步，先查工作电源是否正常；第二步，查复位端是否被长置成复位状态；第三步，用示波器观测CP脉冲是否有输入到触发控制端。5510.1.2移位寄存器移位寄存器除了具有寄存数码的功能外，还具有将数码在寄存器中单向或双向移位的功能。1．电路组成由D触发器组成的4位左移寄存器电路中，FF0是最低位触发器，FF3是最高位触发器，高位触发器的D端依次接到相邻低位触发器的数据输出端Q。

4位左移寄存器

610.1.2移位寄存器62．工作过程以存入数码1011为例，4位左移寄存器的工作状态示意图。左移寄存器工作状态示意图72．工作过程73.集成移位寄存器

74LS194集成电路是一块4位双向通用移位寄存器，实物外形及引脚功能图如图10-5所示。

设置M0=1、M1=0时，为右移寄存器工作状态；设置M0=0、M1=1时，为左移寄存器工作状态；设置M0=1、M1=1时，此时为并行寄存器工作状态。83.集成移位寄存器81.电路组装按图10-8所示的电路图安装寄存器控制彩灯电路。91.电路组装92.输入脉冲信号将脉冲信号发生器产生的矩形脉冲CP送入74LS194的11脚。3.寄存器清零开关Sr按下为0状态，寄存器设置为清零状态，观察输出发光二极管的状态。4.设置为右移串行寄存器将开关Sr处于1状态，拨动单刀双掷开关SM0、SM1，使M0=1，M1=0。SR端分别设置为0和1状态时，观察发光二极管的变化状态，读出对应的输出的数。5.设置为左移串行寄存器

将开关Sr处于1状态，拨动单刀双掷开关SM0、SM1，使M0=0，M1=1。SL端分别设置为0和1状态时，观察发光二极管的变化状态，读出对应的输出的数。6.设置为并行寄存器

开关Sr处于1状态，拨动单刀双掷开关SM0、SM1，使M0=1，M1=1，此时为并行寄存器工作状态。通过开关S0、S1、S2、S3设置并行输入数码D0、D1、D2、D3，观察输出端发光二极管的状态。102.输入脉冲信号10在数字系统中，能统计输入脉冲个数的电路称为计数器。10.2.1二进制计数器1．电路组成每输入一个脉冲，就进行一次加1运算的计数器称为加法计数器，也称为递增计数器。4个JK触发器构成的加法计数器如下图所示。

4位二进制递增计数器逻辑图10.2计数器11在数字系统中，能统计输入脉冲个数的电路称为计数器。10.2.工作过程在计数脉冲输入前，先在端加入清零负脉冲，置4位二进制数为0000。在第1个计数脉冲下降沿到来后，Q0由0翻转到1，二进制数Q3Q2Q1Q0=0001。在第2个计数脉冲下降沿到来后，Q0由l翻转到0，触发FF1使得Q1由0翻转为1，Q3Q2Q1Q0=0010。在第3个计数脉冲下降沿到来后，Q0由0翻转到1，该脉冲的上升沿并不触发FF1，仍保持Q1=l，因此Q3Q2Q1Q0=0011。……4位二进制递增计数器时序图122.工作过程1210.2.2十进制计数器

1.十进制递减计数器的状态1310.2.2十进制计数器13

2．电路组成异步十进制加法计数器

3．工作过程（1）计数器输入0～9个计数脉冲时，工作过程与4位二进制异步加法计数器完全相同，第9个计数脉冲后，Q3Q2Q1Q0状态为1001。（2）第10个计数脉冲到来后，此时计数器状态恢复为0000，跳过了1010~1111六个状态，从而实现842lBCD码十进制递增计数的功能。142．电路组成144．集成计数器的应用十进制计数集成电路74LS160的外形和引脚排列如下图所示。

74LS160实物外形图74LS160引脚功能图将2片74LS160串联起来可构成一个模为100的计数器。

模为100的计数器连接图

1515数字钟的外形及电路框图如图10-16所示，其电路主要由计数器、译码电路、显示器和秒信号源所组成。石英晶体振荡器产生的振荡信号经电路分频后获得1Hz的脉冲信号（秒信号），数字钟共有3个计数器，分别记录秒、分、时的变化情况。分显示器由60进制的加法计数器和译码显示电路构成，时显示器则由24进制的加法计数器和译码显示电路构成。

数字钟组成框图

应用实例

16数字钟的外形及电路框图如图10-16所示，其电路主要由计数器1.按图10-19连接电路，注意图中74LS48的、、脚和74LS161的、、CTP、CTT脚应置于高电平。、、

、

171.按图10-19连接电路，注意图中74LS48的（2）检查电路连线无误后，VCC端接上+5V电源。（3）在计数器的CP端连续输入单个脉冲，观测数码器的显示结果，并用万用表对74LS48的a~g引脚电平进行测量，记录于表10-5中。18（2）检查电路连线无误后，VCC端接上+5V电源。18项目小结

1．时序电路是由逻辑门电路和具有记忆功能的触发器构成，它的任一时刻的输出，不仅与当时的输入信号有关，还与原来的状态有关。本章介绍了常用的时序逻辑电路：寄存器和计数器。

2．寄存器是用来存储数码和信息的部件，它具有清零、存储和输出的功能。寄存器可分为单拍接收式和双拍接收式两种。

3．计数器用来对脉冲进行计数，按计数方式有加法和减法两类，常用的有二进制、十进制计数器，目前集成计数器品种多、功能全、价格低廉，得到广泛的应用。19项目小结

19谢谢！

Thanks!《电子技术基础与技能》编写组制作

Chen-zhenyuan@本资料仅供课堂教学使用图文未经允许不得复制出版20谢谢！

2022/11/27212022/11/2721

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项目10寄存器和计数器的应用22

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时序逻辑电路简称时序电路，它由逻辑门电路和触发器组成，是一种具有记忆功能的逻辑电路，常用的电路类型有寄存器和计数器。本项目重点学习寄存器、计数器的逻辑功能和典型应用电路的制作。

10.1寄存器

10.2计数器

项目小结

项目10寄存器和计数器的应用23

时序逻辑电路简称时序电路，它由逻辑门电路和触发器组成，是一

寄存器主要用来暂存数码和信息。寄存器由触发器和门电路组成，按接收数码的方式不同可分为单拍接收式和双拍接收式两种。

10.1.1数码寄存器

1.双拍接收式寄存器

（1）电路组成

4位双拍接收式数码寄存器是由基本RS触发器和门电路组成。

4位双拍接收式数码寄存器10.1寄存器24寄存器主要用来暂存数码和信息。10.1（2）工作原理双拍接收寄存器工作时是分两步进行的：第一步，寄存前先清零。第二步，接收脉冲控制数据寄存。2．单拍接收寄存器（1）电路组成

4位单拍接收式数码寄存器是由D触发器组成。

（2）工作原理单拍接收寄存器不需要先清零，当接收脉冲CP到来时，即可将数码存入。若要清除已存入的数码，使寄存器全部清零，只需在端加入一清零负脉冲即可实现。4位单拍接收寄存器25（2）工作原理双拍接收寄存器工作时是分两步进行的：●寄存器的优点是存储时间短，速度快，可用来当高速缓冲存储器。其缺点是一旦停电后，所存储的数码便全部丢失，因此数码寄存器通常用于暂存工作过程中的数据和信息，不能作为永久的存储器使用。●由许多的寄存器组合起来的大规模集成电路可作为数据存储器，每个寄存器是数据存储器中的一个存储单元，再用地址线来选择对应的存储单元，就成为随机存取存储器RAM。●寄存器若出现各位数据都无法正常存储的故障，检测的基本步骤和技巧是：第一步，先查工作电源是否正常；第二步，查复位端是否被长置成复位状态；第三步，用示波器观测CP脉冲是否有输入到触发控制端。26510.1.2移位寄存器移位寄存器除了具有寄存数码的功能外，还具有将数码在寄存器中单向或双向移位的功能。1．电路组成由D触发器组成的4位左移寄存器电路中，FF0是最低位触发器，FF3是最高位触发器，高位触发器的D端依次接到相邻低位触发器的数据输出端Q。

4位左移寄存器

2710.1.2移位寄存器62．工作过程以存入数码1011为例，4位左移寄存器的工作状态示意图。左移寄存器工作状态示意图282．工作过程73.集成移位寄存器

74LS194集成电路是一块4位双向通用移位寄存器，实物外形及引脚功能图如图10-5所示。

设置M0=1、M1=0时，为右移寄存器工作状态；设置M0=0、M1=1时，为左移寄存器工作状态；设置M0=1、M1=1时，此时为并行寄存器工作状态。293.集成移位寄存器81.电路组装按图10-8所示的电路图安装寄存器控制彩灯电路。301.电路组装92.输入脉冲信号将脉冲信号发生器产生的矩形脉冲CP送入74LS194的11脚。3.寄存器清零开关Sr按下为0状态，寄存器设置为清零状态，观察输出发光二极管的状态。4.设置为右移串行寄存器将开关Sr处于1状态，拨动单刀双掷开关SM0、SM1，使M0=1，M1=0。SR端分别设置为0和1状态时，观察发光二极管的变化状态，读出对应的输出的数。5.设置为左移串行寄存器

将开关Sr处于1状态，拨动单刀双掷开关SM0、SM1，使M0=0，M1=1。SL端分别设置为0和1状态时，观察发光二极管的变化状态，读出对应的输出的数。6.设置为并行寄存器

开关Sr处于1状态，拨动单刀双掷开关SM0、SM1，使M0=1，M1=1，此时为并行寄存器工作状态。通过开关S0、S1、S2、S3设置并行输入数码D0、D1、D2、D3，观察输出端发光二极管的状态。312.输入脉冲信号10在数字系统中，能统计输入脉冲个数的电路称为计数器。10.2.1二进制计数器1．电路组成每输入一个脉冲，就进行一次加1运算的计数器称为加法计数器，也称为递增计数器。4个JK触发器构成的加法计数器如下图所示。

4位二进制递增计数器逻辑图10.2计数器32在数字系统中，能统计输入脉冲个数的电路称为计数器。10.2.工作过程在计数脉冲输入前，先在端加入清零负脉冲，置4位二进制数为0000。在第1个计数脉冲下降沿到来后，Q0由0翻转到1，二进制数Q3Q2Q1Q0=0001。在第2个计数脉冲下降沿到来后，Q0由l翻转到0，触发FF1使得Q1由0翻转为1，Q3Q2Q1Q0=0010。在第3个计数脉冲下降沿到来后，Q0由0翻转到1，该脉冲的上升沿并不触发FF1，仍保持Q1=l，因此Q3Q2Q1Q0=0011。……4位二进制递增计数器时序图332.工作过程1210.2.2十进制计数器

1.十进制递减计数器的状态3410.2.2十进制计数器13

2．电路组成异步十进制加法计数器

3．工作过程（1）计数器输入0～9个计数脉冲时，工作过程与4位二进制异步加法计数器完全相同，第9个计数脉冲后，Q3Q2Q1Q0状态为1001。（2）第10个计数脉冲到来后，此时计数器状态恢复为0000，跳过了1010~1111六个状态，从而实现842lBCD码十进制递增计数的功能。352．电路组成144．集成计数器的应用十进制计数集成电路74LS160的外形和引脚排列如下图所示。

74LS160实物外形图74LS160引脚功能图将2片74LS160串联起来可构成一个模为100的计数器。

模为100的计数器连接图

3615数字钟的外形及电路框图如图10-16所示，其电路主要由计数器、译码电路、显示器和秒信号源所组成。石英晶体振荡器产生的振荡信号经电路分频后获得1Hz的脉冲信号（秒信号），数字钟共有3个计数器，分别记录秒、分、时的变化情况。分显示器由60进制的加法计数器和译码显示电路构成，时显示器则由24进制的加法计数器和译码显示电路构成。