第十一章

時序邏輯電路實驗11.1計數器及其應用11.2移位寄存器及其應用11.1計數器及其應用1.實驗目的1）學習用集成觸發器構成計數器的方法。2）掌握中規模集成計數器的使用及功能測試方法。3）運用集成計數器構成1/N分頻器。2.實驗設備與元器件1）+5V直流電源2）雙蹤示波器3）連續脈沖源4）單次脈沖源5）邏輯電平開關6）邏輯電平顯示器7）譯碼顯示器8）CC4013（或74LS74）×2、CC40192（或74LS192）×3、CC4011（或74LS00）、CC4012（或74LS20）11.1計數器及其應用3.實驗原理計數器是一個用以實現計數功能的時序部件，它不僅可用來對脈沖計數，還常用于數字系統的定時、分頻和執行數字運算及其他特定的邏輯功能。計數器種類很多。按構成計數器中的各觸發器是否使用同一個時鐘脈沖源來分，有同步計數器和異步計數器。根據計數制的不同，可分為二進制計數器、十進制計數器和任意進制計數器。根據計數的增減趨勢，可分為加法計數器、減法計數器和可逆計數器。還有可預置數計數器和可編程序功能計數器等。目前，無論是TTL還是CMOS集成電路，都有品種較齊全的中規模集成計數器。使用者只要借助于器件手冊提供的功能表和工作波形圖及引出端的排列，就能正確地運用這些器件。1）用D觸發器構成二進制異步加/減法計數器圖11-1是用4只D觸發器構成的4位二進制異步加法計數器，它的連接特點是將每只D觸發器都接成T觸發器，再將低位觸發器的D端和高一位的CP端相連接。11.1計數器及其應用2）中規模十進制計數器CC40192是同步十進制可逆計數器，具有雙時鐘輸入，并具有清除和置數等功能，其引腳排列及邏輯符號如圖11-2所示。3）計數器的級聯使用一個十進制計數器只能表示0～9這10個數，為了擴大計數范圍，常將多個十進制計數器級聯使用。同步計數器往往設有進位（或借位）輸出端，故可選用其進位（或借位）輸出信號驅動下一級計數器。圖11-3所示為由CC40192利用進位輸出而控制高一位的端構成的級聯電路。11.1計數器及其應用4）實現任意進制計數（1）用復位法獲得任意進制計數器。假定已有N進制計數器而需要得到一個M進制計數器，則只要M＜N，用復位法使計數器計數到M時置“0”，即獲得M進制計數器。圖11-4所示為一個由CC40192十進制計數器接成的六進制計數器。（2）利用預置功能獲得M進制計數器。圖11-5所示為用3個CC40192組成的421進制計數器。外加的由“與非門”構成的鎖存器可以克服器件計數速度的離散性，保證在反饋置“0”信號作用下計數器能可靠置“0”。11.1計數器及其應用圖11-6所示為一個特殊的12進制計數器的電路方案。在數字鐘里，對時位的計數序列是1,2,…,11,12,1,…,12，是12進制的，且無0。如圖所示，當計數到13時，通過“與非門”產生一個復位信號，使CC40192（2）（時十位）直接置成0000，而CC40192（1）（時個位）直接置成0001，從而實現從1到12的計數。11.1計數器及其應用4.實驗內容1）按圖11-1接線用CC4013（或74LS74）D觸發器構成4位二進制異步加法計數器。2）測試CC40192或74LS192十進制同步可逆計數器的邏輯功能。3）如圖11-3所示，用兩片CC40192組成兩位十進制加法計數器，輸入1Hz連續脈沖，進行由0到99的累加計數，并記錄。4）將兩位十進制加法計數器改為兩位十進制減法計數器，實現由99到0的遞減計數，并記錄。5）按圖11-4所示電路進行實驗，并記錄。6）按圖11-5或圖11-6進行實驗，并記錄。7）設計一個數字鐘移位60進制計數器并進行實驗。5.實驗報告1）畫出實驗電路圖，記錄、整理實驗現象及實驗所得的有關波形，對實驗結果進行分析。2）總結使用集成計數器的體會。11.2移位寄存器及其應用1.實驗目的1）掌握中規模4位雙向移位寄存器的邏輯功能及使用方法。2）熟悉移位寄存器的應用——實現數據的串行/并行轉換和構成環形計數器。2.實驗設備與元器件1）+5V直流電源2）單次脈沖源3）邏輯電平開關4）邏輯電平顯示器5）CC40194（或74LS194）×2、CC4011（或74LS00）、CC4068（或74LS30）

11.2移位寄存器及其應用3.實驗原理移位寄存器是一個具有移位功能的寄存器，是指寄存器中所存的代碼能夠在移位脈沖的作用下依次左移或右移。既能左移又能右移的稱為雙向移位寄存器，只需要改變左移、右移的控制信號，就可實現雙向移位。根據移位寄存器存取信息方式的不同，可將其分為串入串出、串入并出、并入串出、并入并出4種形式。本實驗選用的4位雙向通用移位寄存器的型號為CC40194或74LS194，兩者的功能相同，可互換使用，其邏輯符號及引腳排列如圖11-7所示。可構成移位寄存器型計數器、順序脈沖發生器、串行累加器，可用于數據轉換，即把串行數據轉換為并行數據，或把并行數據轉換為串行數據等。本實驗研究移位寄存器用作環形計數器和數據的串行與并行轉換。11.2移位寄存器及其應用1）用作環形計數器把移位寄存器的輸出反饋到它的串行輸入端，就可以進行循環移位，如圖11-8所示，電路可以由各輸出端輸出在時間上有先后順序的脈沖，因此也可作為順序脈沖發生器。2）實現數據的串行與并行轉換。①串行/并行轉換器串行/并行轉換是指串行輸入的數碼，經轉換電路之后轉換成并行輸出。圖11-9所示為用兩片4位雙向移位寄存器CC40194組成的7位串行/并行轉換器。11.2移位寄存器及其應用②并行/串行轉換器并行/串行轉換器是指并行輸入的數據經轉換電路之后，轉換成串行輸出的數據。圖11-10所示為用兩片CC40194組成的7位并行/串行轉換器，它比圖11-9多了兩只與非門和，電路工作模式同樣為右移。11.2移位寄存器及其應用4.實驗內容1）測試CC40194（或74LS194）的邏輯功能按圖11-11接線，分別接至邏輯電平開關的輸出插口，接至邏輯電平顯示器的輸入插口，CP端接單次脈沖源。按表11-7所規定的輸入狀態逐項進行測試。觀察移位寄存器的輸出狀態，并記錄。11.2移位寄存器及其應用2）環形計數器按圖11-9接線，用并行送數法設置移位寄存器為某二進制數（如0100），然后進行右移循環，觀察移位寄存器輸出狀態的變化，記入表11-8。3）實現數據的串行、并行轉換（1）串行輸入、并行輸出。按圖11-9接線，進行右移串入、并出實驗，串入數據自定；改接電路用左移方式實現并行輸出。自擬表格，并記錄。（2）并行輸入、串行輸出。按圖11-10接線，進行右移并入、串出實驗，并入數據自定；再改接電路用左移方式實現串行輸出。自擬表格，并記錄。11.