实验项目一数码管的动态显示.docx

实验八计数器及其应用

一、实验目的
1．熟悉集成计数器的逻辑功能和各控制端的作用，弄清同步和异步的区别。
2．掌握集成计数器的时序分析方法和测试方法。
3．掌握用集成计数器实现任意进制计数器和分频的方法，为课程设计做准备。
4．进一步掌握用示波器测量多个波形时序关系的方法。
二、预习要求
1．熟悉集成计数器74LS160、74LS161、74LS163的功能和引脚排列，并考虑用什么方法测试其功能，列出测试表格。
2．复习利用集成计数器构成任意计数器的方法，并根据实验内容要求，设计有关电路。
三、实验原理
计数器是数字系统中使用最多的时序电路，它不仅能用于对时钟脉冲计数，还可用于定时、分频、产生节拍脉冲以及进行数字运算等。
计数器的种类很多。如果按计数器中触发器翻转的先后次序分类，可以把计数器分为同步和异步两种；如果按计数过程中计数器的增减分类，又可以把计数器分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器。如果按计数器进制分类，可分为二进制、十进制、和任意进制计数器等。此外，有些计数器还具有预置数和可编程功能。
74LS161是4位二进制同步加法计数器，具有计数、预置、保持、清除功能，74LS161的逻辑符号如图所示。各引脚功能简介如下：
图3..8.174LS161逻辑符号
CP：计数脉冲输入端，上升沿触发。
D0、D1、D2、D3：并行数据输入端，D3是最高位。
Q0、Q1、Q2、Q3：并行数据输出端，Q3为最高位。
CO：进位输出端。
：异步清除端，当=0时，Q0=Q1=Q2=Q3=0
：同步预置控制端，当=0时，在时钟脉冲CP作用下，Q0Q1Q2Q3=D0D1D2D3。与CTP、CTT无关，但必须在=1时上述控制有效。
CTP、CTT：使能控制端，当CTP=CTT=1时，计数器计数；CTP=0或CTT=0时，计数器禁止计数，为保持状态。
74LS163和74LS161的功能相同，引脚排列也相同，只是清除方式不同，74LS161是异步清除，只要由1变0，输出立即为0，与其它输入方式无关；74LS163为同步清除，在为低电平时，在CP上升沿作用下才能使输出为零。
74LS160和74LS161的各引脚功能和排列相同，只是74LS161是4位二进制计数器，而74LS160是十进制计数器，即两计数器的模不同。
利用上述各集成计数器芯片，采用复位法或置位法可以实现任意进制计数器，现以5进制计数器为例说明之。
1．复位法（反馈归零法）
图用复位法实现五进制计数的逻辑图

图是用复位法实现五进制计数器的两种逻辑图，图（a）和图(b)分别为由74LS161和74LS163组成的异步清零和同步清零的五进制计数器的逻辑图。
2．置位法（反馈置数法）
置法实现五进制计数器的方案较多，常见的两种方法如图（a）、(b)所示。
图用置位法实现五进制计数器的逻辑图
（a）
（b）
图（a）利用同步预置端，同步置零，图（b）利用进位输出端CO，同步预置补数的方法来实现任意进制计数器，简称CO置补法。CO置补法具有通用性，而且十分灵活、方便。只要并行数据输入端D0、D1、D2、D3按公式：M补=N－M预置数据，就可实现任意进制计数器。其中N为选用计数器的模，M为要求计数器的模。例如，用一片74LS161采用CO置补法实现五进制计数器，要求计数器的模M=5，74LS161计数器的模N=16，则应在74LS161的D0、D1、D2、D3端预置补数值M补=N－M=(16)10－(5)10=(11)10=(1011)2，将进位信号CO取反后接到置数端即可。如要求的计数器的模数M大于所选用的计数器的模数N，则可将计数器多片级联使用，在74LS160、74LS161、74LS163中的控制端CO、CTP、CTT可为级联时提供方便。
四、实验内容
1．74LS161的功能测试
74LS161的管脚排列见附录，正确接通电源。将CTP、CTT、、分别接逻辑开关，CO接LED灯显，Q3、Q2、Q1、Q0输出端接至数码管的D、C、B、A输入端。
（1）置74LS161于计数工作状态，CP端用手动单脉冲信号输入。先使计数器预置为0000，然后开始计数，观察数码管数字变化，并画出状态图。
（2）预置输入D3D2D1D0=0101，再置74LS161于计数状态，之后再分别将、CTP、CTT依次加一次低电平，注意观察和记录实验现象。
（3）CP端输入1KHz自动连续脉冲脉冲，并使74LS161计数。用示波器测量CP脉冲与Q0、Q1、Q2、Q3的同步波形，注意观察它们之间的时序关系，并将波形记录下来。连续脉冲频率ƒ=1KHz，测量此时Q0、Q1、Q2、Q3输出的频率值。
2．74LS160、74LS163的功能测试
测试方法同实验内容1。注意74LS160与74LS161的计数进制不同，74