数字电路 集成计数器与移位寄存器

1、实验五 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

2、,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,74ls1

3、91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,q

4、0,1,1,1,0,1,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

5、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=0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

6、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

7、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74 ls00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最大可以实现多少分频？