实验指导9-设计型

实验九

集成计数器及应用一、实验目的

1.掌握集成计数器的逻辑功能测试方法及其应用。

2.运用集成计数器构成任意进制计数器。

3.掌握同步计数器74LS162的级连应用方法。

4.熟悉数码管的使用。二、实验器件和仪器设备

1．异步计数器74LS90 1片

2．同步十进制计数器74LS162 2片

3．与非门74LS00 1片

4.双4输入与非门74LS20 1片

5.

数字信号显示仪

6.

GOS－6051示波器

7.

数字万用表UT56 1台

8.TDS－4数字系统综合实验平台三、实验原理计数器是一个用以实现计数功能的时序逻辑部件，它不仅可以用来对脉冲进行计数，还常用做数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其他特定的逻辑功能。数器的种类很多。按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分有：同步计数器和异步计数器；根据计数进制的不同分为：二进制、十进制和任意进制计数器；根据计数的增减趋势分为：加法、减法和可逆计数器；还有可预置数和可编程功能计数器等。目前，TTL和CMOS集成计数器都有较齐全的品种。使用者只需借助于器件手册提供的功能表和引脚排列图，就能正确地运用这些器件。引脚图特别注意：电源和GND引脚NC空端子1.2-5-10进制异步计数器74LS9074LS90结构框图简化逻辑符号R01

R02R91

R91CPA

CPBQD

QC

QB

QA说明1

1

1

10

×

×

0×

×

×

×0

0

0

0

0

0

0

0异步置0

异步置00

×

×

01

1

1

1×

×

×

×1

0

0

1

1

0

0

1异步置9

异步置9×

0×

0↓

0二进计数由QA输出×

00

×0

↓五进计数由QDQCQB输出0

××

0↓

QA8421码十进计数QDQCQBQA输出0

×0

×QD

↓5421码十进计数QAQDQCQB输出74LS90功能表8421码：权重：8、4、2、1。

无效码（伪码）：1010～11115421码：权重：5、4、2、1。无效码：0101,0110,0111,1101,1110,1111

Q3

Q2

Q1

Q084215421000000000100010001200100010300110011401000100501011000601101001701111010810001011910011100CLR为同步清零端，低有效。QD~QA为4位8421BCD码十进制计数输出端，QD高位。LOAD为低电平有效预置数据控制端,实现同步置数。D~A为并行同步预置数据输入端，其中D为高位。RCO为超前进位端输出，高电平有效。ENP、ENT为计数器计数控制端（其中ENT还控制进位输出端），高电平有效。引脚图2.同步十进制计数器74LS162逻辑符号0XX↑XXXX0000101XXXXX保持原状态1X0↑abcdabcd111↑XXXX计数8421BCD计数器74LS162功能表8421BCD计数器74LS162功能表验证是否正确？3.同步四位二进制计数器74LS163引脚图其余特性参数参照教材（1）预置法的先决条件是集成计数器必须有预置功能。预置法基本思想——使计数器从某个预置状态开始计数，到达满足要求的模值的终止状态时，产生预置控制信号，加到预置控制端进行预置初始计数状态，并重复计数，实现模值M的计数。3.利用集成计数器芯片可方便地构成任意（模M）进制计数器。构成方法：（1）预置法（置位法）又称反馈置数法（2）复位法

(清零、清除）又称反馈归零法（3）乘数法：级联预置控制信号怎样获得？①进位信号可作为预置控制信号－常用方法②用门电路设计一个预置控制信号（注意置数端的有效电平高低，以确定用与门还是与非门来引导）设N为原计数器模，M为现实现计数器模，通常M<N，利用进位信号作为预置控制信号，设置初始计数状态，即预置初始值（预置初始状态）：（2）复位法（同步或异步复位）基本思想

——计数器从复位的初始状态（通常置零）开始计数，到达满足模M的终止状态时，产生一个复位信号，加载到计数器的复位输入端，使计数器恢复到初始状态。然后重复进行。复位法的先决条件是计数器必须有复位输入端。关键：是清零信号的选择与芯片的清零方式有关。异步清零方式以M作为清零信号或反馈识别码，其有效循环状态为0～M-1；同步清零方式以M-1作为反馈识别码，其有效循环状态为0～M-1。还要注意清零端的有效电平，以确定用与门还是与非门来引导。异步置零和异步预置法总会出现一个多余暂短状态(不是计数器的计数状态)，输出波形有可能会出现短暂的毛刺脉冲。（3）乘数法乘数法就是通过多片级联方法实现任意进制计数器的构成。有N进制计数器和M进制计数器，将两个计数器级联，构成了模为N×M进制计数器。

四、实验内容1.74LS162功能测试

测试74LS162功能，给出芯片逻辑功能表①测试要求a.用单拍方式和连续方式的测试方法对74LS162芯片的逻辑功能进行测试，给出芯片逻辑功能表。b.单拍方式测试实现十进制计数时借助一位数码管显示方式观测计数器74LS162计数状态；验证状态转移图是否正确？c.连续方式测试时用数字信号仪同时观测CP、QA、QBQC、QD和RCO的输出。 ②测试结果分析要求a.记录单拍方式测试全部数据，分析芯片功能是否正常，给出74LS162功能表。b.记录74LS162芯片完成模10计数的状态转移表和状态转移图，记录电路动态测试的波形图(CP、QA、QBQC、QD和RCO至少画出一个完整的计数周期），分析电路计数特性和分频特性，特别注意RCO波形超前输出特性。

2.74LS162芯片应用用74LS162设计构成任意进制计数器，并进行单拍和连续两种方法测试。

测试和结果分析要求①用一片74LS162等芯片采用置位法构成一个模7计数器。用单脉冲做计数时钟测试，检验设计和接线是否正确，并记录。用连续脉冲（CP频率要求0.1MHz）做计数时钟，观察并记录CP、QD、QC、QB和QA的的输出波形。

②用一片74LS162和与非门采用复位法构成一个模7计数器。用单脉冲做计数时钟测试，检验设计和接线是否正确，并记录。用连续脉冲（CP频率要求0.1MHz）做计数时钟，观察并记录CP、QD、QC、QB和QA的输出波形。

③用2片74LS162和与非门构成一个模60计数器（级联等方法）。用单脉冲做计数时钟，也可用两位数码管数字变化，检验设计和接线是否正确。

3.

74LS90芯片功能测试和应用测试要求

a.

用单拍和连续方式的测试方法对74LS90芯片逻辑功能进行测试并验证逻辑功能表。对照74LS90功能表，分析芯片功能是否正常。b.采用连续方式（CP频率要求0.1MHz）分别对用74LS90芯片构成2分频计数器、5分频计数器、10分频计数器分频电路进行测试；c.10分频计数器用单脉冲做计数时钟时，8421码实现十进制计数分频时可借助一位数码管显示方式观测计数器74LS90计数状态。

d.连续方式测试时除了采用数字信号仪观测CP和QD、QC、QB、QA信号外，特别要求对计数脉冲信号CP和输出信号（分频信号）同时观察对比分析（5分频、2分频和10分频特性），并记录测试波形,分析电路计数特性和分频。特性注意：在测试芯片电路时所有芯片的输入端要正确处理。 四、实验预习要求1.复习计数器功能、分类、二进制计数器工作原理和分频特性。2.区分十进制、二进制计数器和任意进制计数器不同。复习利用集成计数器芯片采用复位法、置位法和乘数法构成任意模计数器方法。3.分别设计画出用74LS162和1片74LS00门电路采用预置法和复位法构成模7计数器的逻辑电路图、状态转移表和状态转移表图。4.用2片74LS162和1片74LS00采用乘数法设计画出一个模60计数器逻辑电路图。5.根据实验内容1～3的测试要求，设计测试步骤。

4.

74LS163芯片功能测试和应用（选做）自己设计实验内容和测试