1、电子技术基础实验,何鸿博,实验七,实验题目：专业班级：实验人：合作者：实验地点：实验台号：日期：,计数器设计与调试,EDA实验室,一、实验目的,1、做一个简单计数译码电路实验。通过这个实验了解计数器、译码器、数码管的基本结构和功能以及使用方法；2、在熟悉和掌握计数器的基础上，学会利用MSI集成计数器实现任意模计数器的方法。,实 验 目 的,做什么,二、实验原理,1、计数电路计数器是一个用以实现计数功能的时序部件,它不仅可用来计脉冲数,还常用作数字系统的定时,分频和执行数字运放以及其他特定的逻辑功能。计数器种类很多，根据计数制的不同,分为二进制计数器,十进制和任意进制计数器。目前无论是TTL还是
2、CMOS集成电路都有品种较齐全的中规模集成计数电路。本实验计数电路选用74LS192。74LS192是一种较典型的且常用的TTL电路同步计数器，可实现十进制计数。,实 验 原 理,74LS192(74LS193)是同步可拟计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能,区别：74LS192是十进制计算器，(74LS193)是十六进制计算器,74ls192,74LS192管脚封装结构图74LS192的管脚符号含义：P0P3：并行数据输入端 Q0Q3：数据输出端(CP+：加法计数脉冲输入端 CP-：减法计数脉冲输入端MR：清零（复位）端，高电平有效（CLEAR）：置数控制端（低电平有效）：加法计数
3、时，进位输出端（低电平有效）：减法计数时，借位输出端（低电平有效）,实 验 原 理,CP+,CP-,CLEAR,LOAD,异步清零,异步置数,74LS192 的时序图分析,MR：异步置 0 端。计数器复位。,置 零,：置数控制端（低电平有效）。,CP-为高电平，计数脉冲从CP+端输入。,:进位输出;:借位输出。,CP+为高电平，计数脉冲从CP-端输入。,十进制及任意进制计数器的设计,用集成计数器构成任意进制计数器，在用M进制构成N进制计数器，当MN时，用一个M进制计数器即可，而当MN时则需要多个。例如：用一个十进制计数器设计一个六进制计数器。六进制计数器的变化规律是 000001 010 01
4、1 100 101 110 当计数计到110时立即清零（异步的特点），使计数器返回000初始状态开始重新计数。计数清零有两种方法：一是清零法；二是置位法。在这个实验中我们采用清零法，即利用110中的两位去清零，110分别对应的是 QC QB QA，则QC QB取的“1”去清零（因74LS90的清零需用“1”），清零后计数器开始重新计数，因此，就实现了六进制计数。,实 验 原 理,74LS192计数方式,加法计数,减法计数,（复位法）任意进制计数的实现,0000,0001,0010,0011,0100,0101,0110,图 六进制计数,0000,0001,0010,0011,0100,0101
5、,0110,0110,用两个 74LS192 构成 100 进制计数器,计数器的级联使用,利用进位输出控制高一位的CPU端构成的加数级联图,计数开始时，先在RD 端输入一个正脉冲，此时两个计数器均被置为 0 状态。此后在 端输入“1”，RD 端输入“0”，则计数器处于计数状态。在个位的74LS192(1)的CU 端逐个输入计数脉冲CP，个位的74LS192开始进行加法计数。在第10个CP脉冲上升沿到来后，个位74LS192的状态从10010000，同时其进位输出 从01。,利用74LS192实现100进制计数器(想一想),将多个74LS192级联可以构成高位计数器。例如：用两个74LS192可
6、以组成100进制计数器。,此上升沿使十位的74LS192(2)从0000开始计数，直到第100个CP脉冲作用后，计数器由1001 1001恢复为0000 0000，完成一次计数循环。,特殊12进制计数器1-12,置位法设计任意进制计数器,0000,0001,0010,0011,0100,0101,0110,0110,2、译码电路,译码电路是一个多输入、多输出的组合逻辑电路,他的作用是把给定的代码进行“翻译”,变成相应的状态,使输出通道中相应的一路有信号输出。不同的功能可选用不同种类的译码器。译码器可分为通用译码器和显示译码器两大类,本实验箱上选用的是通用译码器74LS42和显示译码器74LS4
7、8（共阴极，如右图）。书上的显示译码器74LS247为共阳极，低电平输出。译码输出是af。译码输入是A、B、C、D。灯测试输入端 灭灯输入端灭零输入端,实 验 原 理,1,0,0,0,0,1,1,1,0,0,0,1,(1)、灯试输入端：用来检验数码管的七段数码显示是否正常工作。当=1,日 0时，无论 QA、QB、QC、QD为任何状态，输出 a f均为“1”，数码管七段将全亮，显示“8”字。(2)、灭灯输入端/：用来控制关闭七段数码显示。即当 0，无论其他输入信号为何状态，输出 a f均为“0”，七段数码显示全灭，无显示。(3)、灭0输入端：当 1、1、0，只有当QA、QB、QC、QD 0000
8、时，输出a f 均为“0”，不显示“0”字；这时，如果 1，则译码器正常输出，显示“0”。当QA、QB、QC、QD为其他组合时，不论 为0或1，译码器均可正常输出。此输入控制信号常用来消除无效0。其各项功能如74LS48逻辑功能表所示。输入十六进制数在七段数码管上的显示如下图：,显示译码器74LS48,实 验 原 理,74LS48逻辑功能表,实 验 原 理,3、数码显示电路,实 验 原 理,a,b,c,d,e,f,g,a,b,c,d,e,f,g,。,。,a b,g f,c。,e d,七段发光二极管(LED)数码管。构成它的基本单元是PN结，现在常用的是用磷砷化镓做成的PN结，当给PN结加上正向
9、电压，它就发出明亮的光。LED数码管是目前最常用的数字显示器,有共阴和共阳两种数码管显示原理电路。如下图6-1(a)、(b)所示。一个LED数码管可用来显示一位09十进制数和一个小数点。小型数码管(0.5寸和0.36寸)每段发光二极管的工作电压为1.5-3V，工作电流为几毫安到几十毫安,通常可显示光为红、绿、黄、橙色几种。,3.1、译码显示测试电路图,根据测试需要及器件的性能、结构，把相应的管脚连接，即：把74LS48的输出ag接到数码管，Vcc接电源+5V，GND接电源地，其它各输入端接到电平开关，就完成了测试电路的接线。,a b,g f,c。,e d,C,B,A,GND,e,c,b,a,V
10、CC,74LS48,+5V,GND,D,d,g,f,实验内容与方法,a,c,e,g,b,d,f,三、实验内容,3.2、测试74LS192计数功能,（2）用手动开关作二进制计数器。将清零端CLEAR接低电平，CP-接高电平，CP+接手动正脉冲，QD、QC、QB、QA接LED电平显示器。首先按动复位按钮QD、QC、QB、QA=0，LED不亮。然后按动手动脉冲按钮多次，向CP1输入计数脉冲，观察LED的变化情况。,实验内容与方法,3.3、将74LS192接成六进制测试,（4）用十进制改六进制计数器。将QD、QC、QB、QA接LED电平显示器。R端接复位正脉冲，CP1接手动正脉冲。首先按动复位脉冲按钮
11、，使QDQCQBQA=0000，相应的LED都不亮。然后慢慢按动手动脉冲按钮多次，观察输出端所接LED的变化情况，记录在下表（书中表6-2）。,问题1：若在实验中将CP端接高频连续脉冲时，数码显示器将出现何种现象？分析产生这种现象的原因。,实验内容与方法,3.4、计数、译码、显示实验,搭建测试电路；把实验箱上的74LS192接到译码显示电路上，即按右图的示意进行连线，连线结束进行如下测试：（1）置“0”功能实验。按下RD端，显示器为“0”，表示置“0”端功能正常。（2）用单脉冲发生器在CP端逐个输入脉冲，观察显示结果。（3）在CP端接入脉冲发生器，观察显示器显示数字的变化，用万用表测量进位端，
12、记录当数字由9变为0时，是否有进位脉冲输出。问题3：观察图6-4中，电路是处于工作状态，还是非工作状态，请说明理由。为什么？,实验内容与方法,A,D,3.1、计数译码驱动(显示)电路,根据计数、译码、显示电路的原理，只须将计数器74LS90的计算输出的QA、QB、QC、QD接到译码的输入端A、B、C、D即可。,74LS48,+5V,GND,e,c,b,a,VCC,d,g,f,+5V,GND,实验内容与方法,C,B,GND,四、实验要点,区分器件：74LS192为十计数器（16脚），74LS48为译码器（16脚、共阴极）。接线检验：应把要接入的线先连接到电平指示灯与电源+5V之间，如指示灯亮，说
13、明线是好的，即可接入电路。接线次序：首先接入电源+5V和地（GND），然后以信号传输次序从输入到输出接好，输入接到电平输入开关（指拨开关），前一级的输出接到下一级的输入，最后的输出接到电平显示灯。注意！本次实验是一个实验，即：计算、译码、显示实验，分三步进行（1）计算实验；（2）译码、显示实验；（3）计算、译码、显示实验，在完成一个实验后不要拆掉接线，因（3）实验是（1）和（2）的综合，即把（1）和（2）的输出与输入相连就完成了（3）的实验接线。问题检查：接线结束后实验，如不能出现正确的实验结果，可先看电源是否连接正确；接线是否接触良好（压紧）；其次检查器件是否损坏。,实 验 要 点,五、实验
14、器件,本次实验需利用实验箱上的电平显示灯、电平输入开关、数码显示管、手动脉冲按钮、+5V电源。实验器件为74LS192两片，74LS48一片。,电平输入开关,手动脉冲按钮,电平显示灯（LED灯）,实 验 器 件,电源+5V与GND,数码显示管,六、实验报告,1、画出实验线路图，总结调试计数器、译码器的方法和步骤。2、对实验结果进行分析和讨论。3、计数译码显示电路能测CP脉冲的频率吗？如何才能测得连续脉冲的频率？,实 验 报 告,七、预习要求,下次课（实验八）的主要实验内容是测试计算器、计算译码器，以及设计一个六进制的计算器。1、复习有关单稳态触发器和施密特触发器的内容，了解其特点及其应用。2、拟好记录实验结果的数据、波形表格。3、单稳态触发器输出脉冲宽度与所选电阻、电容值有何关系？用什么方法观察电压波形，为什么？,预 习 要 求,祝同学们进步！,再见,
