实验五计数器的设计

1、实验五计数器的设计刘予歆14346015、实验目的使用JK触发器设计4位计数器；区分冋步计数器和异步计数器的不冋原理。如果有可能，分析两者不冋的竞争和冒险 的原因；学会添加一些门电路，让普通的计数器改造成部分计数的电路；用触发器，设计194芯片（只在protues做原理图）、实验仪器数电实验箱万用表 示波器74LS73 74LS00 74LS08 74LS20三、实验原理2 集成J-K触发器74LS73符号：K 存7I 图1 J-K触发器符号功能： 表1 J-K触发器功能表CPJK功能0000保扌寸00110100清零01101001置位10111101翻转1110状态转换图:J=1Kl图2

2、J-K触发器状态转换图特性方程：实验内容实验说明：74LS73触发器的时钟接口是在下降沿发生状态的改变。1、设计一个16进制异步计数器用前一个触发器，即较低位的输出接入下一个，即较高位的时钟输入，实现“频 率二分”。如下图为原理图。这是实验过程中的波形图,0000000000000000000 00 00 00 00 00 0术n然而图中有一些毛刺，经过放大，图片和毛刺产生原因的分析如下:从上到下对应二进制的较低位到较高位，从A到E点对应数字:RIGOLRIGOL* D 2?OrivIl JWOus .,；RIGOLII W ftr-0RIGOL50 (J 叶D0D3是D8D11的格雷码：D8

3、和D9的异或产生 DO, D9和D10的异或产生 D1, D10和D11的异或产生 D2, 而D11等于D3,进过把毛刺放大，发现：毛刺边缘近似的和下方的BCD的波形图的对应的异或输入波段边缘对其。因为计数器的JK触发器是从左网右一步一步传递的有时间延迟，所以造成了 BCD边沿电位相同，对格雷码产生短时间的低电位，即为毛刺。2、设计一个16进制同步步计数器由于JK触发器的输入和输出中间有GAP，利用时间极短的GAP，让上一个, 即较低位的触发器的输出状态来作为后一个，即较高为触发器的输入，当前触发 器的所有较低位的触发器输出全部为1的时候，其输出状态才会改变。以下是原理图疔丹里&!这是实验过程

4、中的波形图,从上到下对应二进制的较低位到较高位，从A到E点对应数字：0 0 0 0、0001、0010、0011、0100、0101、0111、1000、10 01、1010、1011、1100、1101、1110、1111。 然而图中有一些毛刺，经过放大，图片和毛刺产生原因的分析如下：RIGOLAl如F -J-目助毎凤mi?RIGOL*；Nl 忙 MKJGOL甲h戸助却F!L：i-：lH这几幅的毛刺要么看似和 BCD的输入无关，因为在毛刺出现的时段，BCD的4位输出的电位都没有变化，按道理是不该有毛刺的。经过和同学讨论，得出在极短 时间内，示波器的扫描也是有一定的延迟，到时图中的毛刺f WR

5、1GOL这个毛刺是因为JK触发器的延迟，经过异或门产生的3、设计特殊的12进制同步计数器toggle,第所谓最后的状态10 10,要跳转到0 0 0 1,需要将第1位和第3位 4位不用管，因为随着时钟的进行，它自然会跳转到1.以下是原理图这是实验过程中的波形图,从上到下对应二进制的较低位到较高位，从A到E点对应数字:、0001、0010、1011、11004、在上一个实验的基础上，添加一些门电路，使12进制计数可以正序，也可以逆序.当UP=1时，前面所有的JK触发器的输出状态都是高电位的时候，当前的JK输出状态才改变；当up=0时，如果前面的所有的 JK触发器的输出状态都是低电位的 时候，当前

6、的JK输出状态才改变。由此，可以得到以下表达式，如下：根据表达式设计原理图:由于门的数量太多，所以决定只做逆序计数的，以下是倒序的波形图:从上到下对应二进制的较低位到较高位，从A到E点对应数字：1100、1011、10 10、 1001、1000、0111、0101、0100、0011、0010、0015、模拟194的功能，用JK触发器设计芯片194芯片的功能如下：Cr1:带状态10XX査苓100保持t01佬 1I1011幷廿送晝根据上述表格，原理图如下:原理图设计的说明：如下图，A区是功能表格中 S1和S2的功能选择和译码，当 S仁S0=1时，C区的与门开 启，而D区的与门的输出总是 0，实

7、现并行送数；当 S仁1，S0=0时，D区的1、3、5、7的与门打开，而 D区和C区的其它与门的与门输出全部是0，实现数据左移；同理，当S1=1，S0=1，只有D区的2、4、6、8的与门开启，实现数据的右移。B区是左移或者右移的数据补充；而E区整合了以上三个功能的输出，并通过；当S仁S0=Q E区没有新的数据传输，实现了数据的保持。当然，以上功能只有在原理图里时钟下方的开关控制的清零端口CR=1时才行，如果是0, JK的输出都是0。即为清零。由于所需的门比较多，就不能在实验箱上面进行。所以我选择了数据右移的功能进行 实验，波形图如下：其中，我用197构建一个16进制计数器，（1）当把Q0接入左补

8、充数据端口时，波形图形图如下：其中，D7是197的Q0输出，虽然每个时钟后，输入0，从D0D3, 0沿着左下角走，但是看起来是 D0是D1的反向。为了试验的可靠性，将Q1 Q2 Q3作为向左数据补充。Q1的波形图如下：Q2的波形图如下:Q1的波形图如下:可以看出当197的Qi输出0时，间隔一个时钟，DO会复位，在下一个时钟，D1复位次下去，验证了我实现数据右移的成功。6用ISE烧录BAsys2。任务：用开关波动学号后两位的二进制码，如果正确，LED 亮灯。我的学号是14346015 ,后两位是0001 0101，所以如下是逻辑图：ETS亡HET53nLOO;NET KLKN34 LOC-Far NET 忸LXN【W LOC-Gi/NET *XLXN_36H LOC=B4r NET XLKN37 I*OC=,rK3rNET -X1Xn23 : n L0C-L3THET XUCN239 LOCPll；NET *xixn = L然后进行烧录，实验在课堂上被老师验证。四、