基础课计数与分频电路演示

（优选）基础课计数与分频电路1当前第1页\共有34页\编于星期二\20点一、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。当前第2页\共有34页\编于星期二\20点6/13/2023374LS161是同步置数，异步清零十六进制（M=16）计数器，其功能表如下PTCLKQ3Q2Q1Q0功能01φφφ0000异步清零10φφ↑D

B

C

A同步并入1111↑0000~11118421计数1101φQn3Qn2Qn1Qn0

保持QCC=QCCn11φ0φQn3Qn2Qn1Qn0保持QCC=0当前第3页\共有34页\编于星期二\20点P194-174LS161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《电工电子实验手册》P91用模N的计数器构成模M的计数器(N>M)，一般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预置状态开始计数，当计到满足模值为M的终止状态时产生置数控制信号，下一CP周期进行置数，重复计数过程，从而实现模M的计数。用74LS161设计M＝7的计数器，测试并记录CP、QA、QB、QC、QD各点波形。当前第4页\共有34页\编于星期二\20点6/13/20235用74161构成模M计数器的示意图74LS161ABCDCPQ3

Q2

Q1

Q0

QCCPTCR反馈函数LD预置数“1”P194-1-设计过程:当前第5页\共有34页\编于星期二\20点6/13/202361.置“0”法同步预置数为全“0”。对于同步预置加计数器，反馈状态为（M－1），本例中反馈状态为7－1=6，即计数器从“000”计到“0110”。反馈函数LD=Q2Q1当前第6页\共有34页\编于星期二\20点6/13/20237预测波形:当前第7页\共有34页\编于星期二\20点用示波器画输出波形：当前第8页\共有34页\编于星期二\20点用示波器画输出波形：当前第9页\共有34页\编于星期二\20点用示波器画输出波形：当前第10页\共有34页\编于星期二\20点6/13/2023112.置最大数法(非8421码)反馈状态为（M－2），本例中反馈状态为7－2=5，即计数器从“1111”计到“0101”。反馈函数LD=Q3Q2Q1Q0当前第11页\共有34页\编于星期二\20点6/13/202312预测波形:当前第12页\共有34页\编于星期二\20点6/13/2023133.置最小数法(非8421码)同步预置最小数，最小数=N－M。本例中最小数=16-7=9，即计数器从“1001”计到“1111”。可利用“QCC”经反相后置数。电路最简单。当前第13页\共有34页\编于星期二\20点6/13/202314预测波形:当前第14页\共有34页\编于星期二\20点6/13/202315以置“0”法为例：用双踪示波器同时观测、记录CP和QC的波形。触发信源应选择QC的通道。至少显示QC一个完整的周期，并注意查验、确认QC一个的周期的起始位置。将观测CP的探头依次分别观测、记录QB、QA波形。在示波器上QB、QA一个的周期的起始位置和QC的起始位置相同。记录波形时必须注意CP、QC、QB、QA各波形的时间关系。P194-1-调测当前第15页\共有34页\编于星期二\20点2、设计一个分频比N=5的整数分频电路，观察并记录时钟和输出波形。解：①搞清分频的概念。首先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。但通常人们习惯于用加法计数器实现分频。根据M=7计数器的分析设计，本题也就是用置“0‘法设计M=5的加法计数器。则其反馈函数按SM-1状态书写：M–1=5–1=6=(0100)2;二、P194-2当前第16页\共有34页\编于星期二\20点即：SM-1=（0100）2。当前第17页\共有34页\编于星期二\20点预测输出波形：当前第18页\共有34页\编于星期二\20点例：试用MUX产生1110010序列信号，用示波器双踪观察并记录时钟和序列信号波形。设计思路：计数器+数据选择器设计分析：①分析序列码码长M=7；

②确定计数器的模长M=7；

③列真值表

三、P176-3当前第19页\共有34页\编于星期二\20点④求解LD=Q2Q1

当前第20页\共有34页\编于星期二\20点⑤画波形当前第21页\共有34页\编于星期二\20点示波器画波形：Ch2作为触发源当前第22页\共有34页\编于星期二\20点擦出多余的波形，获得最终的输出波形：当前第23页\共有34页\编于星期二\20点6/13/202324思考题：1、用预置法设计M=9的计数电路。同步预置数为全“0”。对于同步预置加计数器，反馈状态为（M－1），本例中反馈状态为9－1=8，即计数器从“0000”计到“1000”。反馈函数LD=Q3当前第24页\共有34页\编于星期二\20点6/13/202325M=9的输出波形图：当前第25页\共有34页\编于星期二\20点6/13/2023262、试用74161和门电路设计循环顺序为0,1,2,5,6,7,0,1…的模长为6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。解：1、列出状态转移表

2、在考虑自启动的基础上写出反馈函数

3、写出数据端的数据D2=D0=1，D3=D1=0当前第26页\共有34页\编于星期二\20点3、设计一个“10101”的序列信号发生器，观察并记录时钟和输出波形。常规的分析方法通常是：①先分析序列长度，即：序列长度=5；②再根据序列长度确定计数器的模长，M=5。③

选择74151数据选择器实现序列码。设计思路：①74161用置“0”法设计一个M=5的加法计数器;②采用74151芯片，实现“10101”序列码。当前第27页\共有34页\编于星期二\20点设计步骤：当前第28页\共有34页\编于星期二\20点预测输出波形：当前第29页\共有34页\编于星期二\20点4.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例子加以说明。解: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。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。

5.判断题(1)示波器同时观察M=7计数器的时钟信号cp和进位信号F时触发源应该选择为F。（√）(2)示波器耦合方式中的DC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。（X）当前第30页\共有34页\编于星期二\20点6.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。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期长的信号作为同步触发信号。当前第31页\共有34页\编于星期二\20点7、用示波器显示TTL电平时，其输入耦合方式选择DC（直流）(DC（直流）、AC（交流）、GND（接地）)；当双踪显示频率相同、幅度分别为5mv和1V的两个正弦波形时，触发信源选择幅度为1V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，选择周期长(长、短)的那一路作触发信源。当前第32页\共有34页\编于星期二\20点8.如图1所示电路，用TY-360型万用表的直流电压档测量VR2，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）。①用50V直流电压档测得的电压读数VR2=4.55V。②用10V直流电压档测得的电压读数VR2=3.33V。解:TY-360型万用表的直流电压档的等效电阻为：20KΩ/V(0.1～50V档),万用表的等效电阻R=20KΩ×50V=1000KΩVR2=[10÷(200+200//1000)]×(200//1000)≈4.55V万用表的等效电阻R=20KΩ×10V=200KΩVR2=[10÷(200+200/