实验四集成计数器与移位寄存器.ppt

实验四集成计数器与移位寄存器的设计与应用,熟悉中规模集成计数器的逻辑功能及使用方法,一、实验目的,学习计数器的功能扩展,了解集成译码器及显示器的应用,实验设备：数字电路实验箱1台,实验器件：74LS00、74LS161、74LS191、74LS194各1片,二.实验仪器及器件,掌握用74LS194设计任意模值的扭环计数器的方法,74LS161的逻辑功能示意图74LS161的管脚排列,74LS161功能表,三、实验原理,集成四位同步二进制加法计数器74LS161,74LS161时序波形图,利用161实现任意进制加法计数器,1）清零法,74LS161是异步清零，根据设计要求写反馈清零函数,上式中：“M”为所求计数器的模值，“”为反馈的二进制代码,例：采用清零法，用161设计一个模11的加法计数器,2）置数法,当置数出初值为0时，由于74LS161是同步置数，根据设计要求写反馈置数函数,“M”为计数器的模值。,例：采用置数法，用161设计一个0-9的加法计数器,返回,当置数的初值不为0时，画出所要求的全部状态，在最后一个状态取反馈使LD为0即可。如：使用74LS161设计4-9的加法计数器。,4位二进制可逆（加减）计数器74LS191,74LS191是集成4位同步二进制加减计数器，可以执行十六进制加/减法计数及异步置数功能。,详细引脚功能参见课本231页,74LS191功能表,加计数器设计时，使用与非门，取1反馈,减计数器设计时，使用或门，取0反馈,在只提供二输入与非门的情况下，如何替代或门？,i.移位寄存器的功能：在数字系统中能寄存二进制信息，并进行移位的逻辑部件称为移位寄存器。Ii.集成移位寄存器74LS194功能：具有左移位、右移位、清零、数据并入/并出、并入/串出等多种功能。,移位寄存器的74LS194,iii、74LS194的功能表,d0,0,0,0,保持,0,1,左移输入0,0,Q3,Q2,Q1,1,1,左移输入1,1,Q3,Q2,Q1,1,0,1,1,右移输入0,Q2,Q1,Q0,0,0,1,0,1,右移输入1,Q2,Q1,Q0,1,1,1,0,1,并行置数,d3,d2,d1,d0,d3,d2,d1,1,1,1,保持,0,1,置零,0,0,0,0,0,Q3,Q2,Q1,Q0,D3,D2,D1,D0,DSR,DSL,CP,M0,M1,CR,说明,输出,输入,Q3,Q2,Q1,Q0,M1,M0,DSL,DSR,CP,CR,CT74LS194,D3,D2,D1,D0,CR,74LS194构成的顺序脉冲发生器及其波形,iv.移位寄存器的应用：移位寄存器构成的计数器在实际工程中经常用到。如用移位存器构成环形计数器、扭环形计数器和顺序脉冲发生器等。,74LS194构成的七进制扭环形计数器,74LS194构成的六进制扭环形计数器,请根据移位原理，自行推导其工作过程,13进制扭环计数器及其状态转换表,移位寄存器的级联,V.双向移位寄存器设计,工作原理：当X=1时，M1=0，M0=1，执行右移功能；n=3，其模值M=23=6；当X=1时，M1=1，M0=0，执行左移功能。n=3，其模值M=23-1=5。,n：代表环内包围的输出端的个数；如果是通过二输入与非门取反馈作移入数据，则为奇数模，M=2n-1如果是通过非门取反馈作移入数据，则为偶数模，M=2n。,显示及译码,计数器输出端的状态反映了计数脉冲的多少，通过译码器和显示器把计数器的输出显示为相应的数。,LED发光二极管也用作计数器状态显示，但读取状态时不如数码管直观。,二-十进制译码器用于将二-十进制代码译成十进制数字，去驱动十进制的数字显示器件，显示09十个数字。数码管是一种常用的数字显示器件。,数码管段结构,计数、译码、显示接口图,实验箱上已将译码器芯片和数码管连接好，实验时只要将十进制计数器的输出端Q3Q2Q1Q0直接连接到译码器的相应输入端DCBA，即可显示数字09。,数码管显示方式,LED显示方式,二进制计数器的输出端Q3Q2Q1Q0直接连接四个LED灯，通过LED灯的亮灭，即可反映计数器的状态。,计数器,CP,数码管只能显示0-9对应的二进制信息LED能显示任意的二进制信息,计数器又称分频器，N进制计数器的进位输出脉冲就是输入脉冲的N分频。N进制计数器可直接作N分频器。计数器的有效状态数、模数和分频系数是同一含义。,分频器,计数器的Q3Q2Q1Q0输出分别对应16分频、8分频、4分频、2分频、,四、设计任务与要求,3.用74LS191及74LS00设计一个94的减法计数器。通过LED或数码管观察并记录实验结果；,4.用74LS194及74LS00设计一双向移位扭环形计数器，要求右移时M=7，左移时M=8，通过LED观察并记录实验结果。,1.用74LS161及74LS00设计一个3B的加法计数器，通过LED并记录实验结果；,2.用74LS191及74LS00设计一个29的加法计数器。通过LED或数码管观察并记录实验结果；,在只提供二输入与非门的情况下，如何替代三输入与非门？,注：为便于观察记录实验现象，CP可选用1Hz、2Hz连续脉冲，或选用单次脉冲；,一、如何用二输入与非门代换三输入与非门？,二、如何用与非门替代或门？,注意：在实验室只提供了74LS00二输入与非门，若设计中出现了三输入与非门，或者或门，均需适当变换表达式，通过二输入与非门74LS00实现。,五、思考题,2片161最大可以实现