实验五集成计数器与移位寄存器

实验五集成计数器与移位寄存器第1页/共23页实验四集成计数器与移位寄存器的设计与应用

①

熟悉中规模集成计数器的逻辑功能及使用方法一、实验目的②学习计数器的功能扩展③了解集成译码器及显示器的应用①实验设备：数字电路实验箱1台②实验器件：74LS00、74LS161、74LS191、74LS194各1片二.实验仪器及器件④掌握用74LS194设计任意模值的扭环计数器的方法第2页/共23页

74LS161的逻辑功能示意图74LS161的管脚排列

74LS161功能表三、实验原理①集成四位同步二进制加法计数器74LS161第3页/共23页74LS161时序波形图第4页/共23页利用161实现任意进制加法计数器1）清零法74LS161是异步清零，根据设计要求写反馈清零函数

上式中：“M”为所求计数器的模值，“……”为反馈的二进制代码第5页/共23页例：采用清零法，用161设计一个模11的加法计数器第6页/共23页2）置数法

当置数出初值为0时，

由于74LS161是同步置数，根据设计要求写反馈置数函数

“M”为计数器的模值。例：采用置数法，用161设计一个0-9的加法计数器返回第7页/共23页当置数的初值不为0时，画出所要求的全部状态，在最后一个状态取反馈使LD为0即可。如：使用74LS161设计4-9的加法计数器。第8页/共23页②4位二进制可逆（加减）计数器74LS19174LS191是集成4位同步二进制加减计数器，可以执行十六进制加/减法计数及异步置数功能。详细引脚功能参见课本231页第9页/共23页74LS191功能表加计数器设计时，使用与非门，取‘1’反馈减计数器设计时，使用或门，取‘0’反馈在只提供二输入与非门的情况下，如何替代或门？第10页/共23页i.移位寄存器的功能：在数字系统中能寄存二进制信息，并进行移位的逻辑部件称为移位寄存器。Ii.集成移位寄存器74LS194功能：具有左移位、右移位、清零、数据并入/并出、并入/串出等多种功能。③移位寄存器74LS194第11页/共23页iii、74LS194的功能表d0000×保持××××××01左移输入00Q3Q2Q1×××××11左移输入11Q3Q2Q1×××××1011右移输入0Q2Q1Q00××××0×101右移输入1Q2Q1Q01××××1×101并行置数d3d2d1d0d3d2d1××111保持××××××0××1置零0000×××××××××0Q3Q2Q1Q0D3D2D1D0DSRDSLCPM0M1CR说明输出输入Q3Q2Q1Q0M1M0DSLDSRCPCRCT74LS194D3D2D1D0CR第12页/共23页74LS194构成的顺序脉冲发生器及其波形iv.移位寄存器的应用：移位寄存器构成的计数器在实际工程中经常用到。如用移位存器构成环形计数器、扭环形计数器和顺序脉冲发生器等。

第13页/共23页74LS194构成的七进制扭环形计数器74LS194构成的六进制扭环形计数器请根据移位原理，自行推导其工作过程第14页/共23页13进制扭环计数器及其状态转换表

移位寄存器的级联第15页/共23页V.双向移位寄存器设计工作原理：当X=1时，M1=0，M0=1，执行右移功能；n=3，其模值M=2×3=6；当X=1时，M1=1，M0=0，执行左移功能。n=3，其模值M=2×3-1=5。n：代表环内包围的输出端的个数；如果是通过二输入与非门取反馈作移入数据，则为奇数模，M=2n-1如果是通过非门取反馈作移入数据，则为偶数模，M=2n。第16页/共23页④显示及译码

计数器输出端的状态反映了计数脉冲的多少，通过译码器和显示器把计数器的输出显示为相应的数。◎LED发光二极管也用作计数器状态显示，但读取状态时不如数码管直观。◎

二---十进制译码器用于将二---十进制代码译成十进制数字，去驱动十进制的数字显示器件，显示0～9十个数字。数码管是一种常用的数字显示器件。第17页/共23页数码管段结构计数、译码、显示接口图实验箱上已将译码器芯片和数码管连接好，实验时只要将十进制计数器的输出端Q3Q2Q1Q0直接连接到译码器的相应输入端DCBA，即可显示数字0—9。数码管显示方式第18页/共23页LED显示方式二进制计数器的输出端Q3Q2Q1Q0直接连接四个LED灯，通过LED灯的亮灭，即可反映计数器的状态。计数器CP※

数码管只能显示0-9对应的二进制信息※

LED能显示任意的二进制信息第19页/共23页

计数器又称分频器，N进制计数器的进位输出脉冲就是输入脉冲的N分频。

N进制计数器可直接作N分频器。计数器的有效状态数、模数和分频系数是同一含义。分频器

计数器的Q3Q2Q1Q0输出分别对应16分频、8分频、4分频、2分频、第20页/共23页四、设计任务与要求3.用74LS191及74LS00设计一个9—4的减法计数器。通过LED或数码管观察并记录实验结果；4.用74LS194及74LS00设计一双向移位扭环形计数器，要求右移时M=7，左移时M=8，通过LED观察并记录实验结果。1.用74LS161及74LS00设计一个3—B的加法计数器，通过LED并记录实验结果；2.用74LS191及74LS00设计一个2—9的加法计数器。通过LED或数码管观察并记录实验结果；在只提供二输入与非门的情况下，如何替代三输入与非门？注：为便于观察记录实验现象，CP可选用1Hz、2Hz连续脉冲，或选用单次脉冲；第21页/