实验五计数器的设计
姓名：zht
学号：
班级：15自动化
日期：2016/11/11
目录
一、实验内容 (3)
二、设计过程、逻辑图及仿真 (4)
①设计过程 (4)
②逻辑图及仿真 (5)
三、实验数据及总结 (8)
①实验数据 (8)
②总结 (10)
一、实验内容
1.用JK触发器设计一个16进制异步计数器，用逻辑分析仪观察CP 和各输出的波形。
2.用JK触发器设计一个16进制同步计数器，用逻辑分析仪观察CP 和各输出的波形。
3.用JK触发器和门电路设计一个特殊的12进制同步计数器，其十进制的状态转换为从01依次计数到12，再回到01开始新一轮计数。实验仪器：
1.实验箱，示波器。
2.器件：74LS73，74LS00，74LS08，74LS20
二、设计过程、逻辑图及仿真
①设计过程：
1.异步计数器是将CLK应用于第一个JK触发器的时钟输入上，然后将输出Q接入后一个JK触发器的时钟输入，后面的连接方式都是由前一个JK触发器的输出Q作为后一个JK触发器的时钟输入。异步计数器的原理是由于实验箱上的JK触发器是下降沿触发，第一个JK触发器的输出Q1每一个时钟周期变化一次，即经过两个时钟周期后Q1经过了一个周期。同理，由于第一个JK触发器的输出Q1是第二个的时钟输入，所以经过两个Q1周期后第二个JK触发器的输出Q2经过了一个周期，即每四个时钟周期的时间Q2经过一个周期。以此类推，则第三个JK触发器的输出Q3的周期是时钟周期的八倍，第四个JK 触发器的输出Q4是时钟周期的十六倍，因而Q4、Q3、Q2、Q1组成了一个16进制计数器。该计数器的缺点是由于传输延迟会在其中积累，会限制计数器按时钟运行的速度。
2.同步计数器将CLK应用于每个JK触发器的时钟输入上。第一个JK 触发器的输出Q连接到第二个JK触发器的J和K。此后前一个JK触发器的输出和后一个JK触发器的输出经过与门后共同作为再后一个JK触发器的J和K输入。如此一来，第二个JK触发器的J、K输入由第一个JK触发器的输出Q1控制，时钟每变化两个周期Q1会变化一个周期，而只有当Q1为0时第二个触发器在经过时钟下降沿时才会使输出Q2的状态发生改变，即Q2的周期为Q1的两倍，时钟周期的四倍。接着由于Q1和Q2经过与门后作为第三个触发器的J、K输
入，即2
Q 为第三个JK触发器的J、K输入，故只有当Q1、Q2均为
1Q
0时第三个触发器在经过时钟下降沿时才会使输出Q3的状态发生改变，即Q3的周期为Q1的四倍，时钟周期的八倍。以此推类，按照此接法，第四个触发器的输出Q4的周期为Q1的八倍，即时钟周期的十六倍。因而Q4、Q3、Q2、Q1组成了一个十六进制计数器。此种方法因为避免了传输延迟的积累，故比异步计数器更适用于时钟频率高的数字电路中。
3.实验箱上的JK触发器即74LS73因而要实现十二进制同步计数器可以先按照第二个实验内容连接一个十六进制同步计
数器，然后将Q4、Q3Q1接入74LS20与非门的输入端，将其输出X接入第四、第三、第二个JK触发器的清零端R。如此每当计数器数到13即Q4Q3Q2Q1为1101时，74LS20的输出X会变为0并使第四、第三、第二个JK触发器的输出Q置零，Q4Q3Q2Q1便会立即变为计数器数到1的状态0001，并开始新一轮循环，这样便能使计数器在数完12过后开始数13的一瞬间回到数1的状态，十六进制同步计数器便转变为一个十二进制同步计数器。
②逻辑图及仿真：
实验内容一逻辑图：
实验内容一仿真：
实验内容二逻辑图：
实验内容二仿真：
实验内容三逻辑图：
实验内容三仿真：
从仿真结果中可以看出，仿真大部分都符合实验内容的要求，但仿真中触发器的输出都是在时钟的上升沿经过时发生改变，不符合74LS73是由时钟下降沿触发的性质。检查电路后没有发现问题，猜测可能是proteus软件自身的问题。
三、实验数据及总结
①实验数据：
1.实验内容一：
实际连线图：
波形图：
实际连线图：
波形图：
实际连线图：
注：波形图中，D0、D1、D2、D3、D4均对应于CP、Q1、Q2、Q3、Q4。
②总结：
可以看出，波形图与预期结果十分符合，达成了实验内容的要求。另外，实验内容一的波形图可以看到每个JK触发器的输出与上一个JK 触发器的输出相比都有一些延迟，这是异步计数器传输延迟积累的结果，而实验内容二同步计数器的波形图则可以看到只有时钟输入到
JK触发器时会产生一个传输延迟，传输延迟不会积累，验证了同步计数器更适于在高速数字电路中工作。
实验问题：一开始在做实验内容三即实现十二进制计数器时，我打算推导出十二进制计数器的次态表，并根据JK触发器的转换表来画出各J、K输入的卡诺图，并以此得到每个触发器的J和K输入的表达式，并实现组合逻辑。不过这种方法实际操作起来比较麻烦，在实验箱上实现也比较繁琐。
解决方法：后来老师提醒我们可以用十六进制同步计数器，并在计数到一定值时让一部分触发器清零来实现十二进制同步计数器。根据这个思路设计出来的逻辑电路更简单，也更便于在实验箱上实现。
心得体会：有时候在需要设计的电路比较复杂时，可以考虑整合、改造已有的用于某一功能的设计来完成目标，以此来降低完成逻辑功能的难度、简化逻辑电路。
实验三 定时器、计数器操作与应用实验报告 、实验目的 1、 了解和熟悉FX 系列可编程序控制器的结构和外 部接线方法； 2、 了解 和熟 悉 GX Developer Version 7.0 软件的 使用 方法 ； 3、 掌握 可编 程序 控制器 梯形 图程 序的 编制 与调 试。 二、实验要求 仔 细阅 读实 验指 导书 中关 于编 程软 件的 说明 ，复习 教材 中有 关内 容 ， 分 析程 序运 行结 果。 三、实验设备 2 、 开关 量输 入 / 输出 实验 箱 3、 计算 机 4、 编程 电缆 注 意： 1） 开关量输入/输出实验 箱内的钮子开关用来产生模拟的 开关量输入 信 号； 2） 开关量输入/输出实验箱内的LED 用来指示开关 量输出信号； 3） 编程电缆在连接PLC 与计算机时请注意方向。 四、实验内容 1 、梯形图 1 、 FX 系列可 编程 序控 制器 一只 一套 5、 GX Developer Version 7.0 软件 一套
2、梯形图程序 0LD xooo 1OUT YOOO X001 2LD 3OR￥001 4AN I X002 5OUT Y001 6OUT TO K50 9MPS 10AHI TO 11OUT Y002 12MPP 13ASD TO 14OUT￥003 15LD X003 16RST CO 18LD X004 19OUT CO K5 22LD CO 23OUT Y004 24END 3、时序图
r 时序10 □ ?Si 正在进荷囲1SL 金冃勖厂手祜r XI广X3厂X5厂K1Q拧应C 40 J2fl MIB -380 .360 '340 -33 MW 脚 M 创Q，220，200，13Q -1?-14D ，1如■!? 如也 40 如厂「 五、实验步骤 1、程序的编辑、检查和修改； 2、程序的变换； 3、程序的离线虚拟设备仿真测试； 4、程序写入PLC; 5、用PLC运行程序； 6、比较程序的分析结果与实际运行结果。 六、实验报告 1、实验梯形图程序的编写； 2、梯形图程序的理论分析与结果； 3、梯形图程序的实际运行结果； 4、结论。 七、实验心得 通过这样一次实验，我对GX Developer Version 7.0 软件的使用方 法更加的熟悉了，也了解到在实验中需要我们集中精力，仔细认真地完成■XDU "Tlr-.Ll-t-1!- D LJ D-IT--1 z?E I4J 一 — Ti ll IL — 」 ill-t-ll-r — 1
计数器的设计实验报告 篇一：计数器实验报告 实验4 计数器及其应用 一、实验目的 1、学习用集成触发器构成计数器的方法 2、掌握中规模集成计数器的使用及功能测试方法二、实验原理 计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来计脉冲数，还常用作数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能。 计数器种类很多。按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器。根据计数制的不同，分为二进制计数器，十进制计数器和任意进制计数器。根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。还有可预置数和可编程序功能计数器等等。目前，无论是TTL还是
CMOS集成电路，都有品种较齐全的中规模集成计数器。使用者只要借助于器件手册提供的功能表和工作波形图以及引出端的排列，就能正确地运用这些器件。 1、中规模十进制计数器 CC40192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如图5－9－1所示。 图5－ 9－1 CC40192引脚排列及逻辑符号 图中LD—置数端CPU—加计数端CPD —减计数端CO—非同步进位输出端BO—非同步借位输出端 D0、D1、D2、D3 —计数器输入端 Q0、Q1、Q2、Q3 —数据输出端CR—清除端 CC40192的功能如表5－9－1，说明如下：表5－9－1 当清除端CR为高电平“1”时，计数
器直接清零；CR置低电平则执行其它功能。当CR为低电平，置数端LD也为低电平时，数据直接从置数端D0、D1、D2、D3 置入计数器。 当CR为低电平，LD为高电平时，执行计数功能。执行加计数时，减计数端CPD 接高电平，计数脉冲由CPU 输入；在计数脉冲上升沿进行8421 码十进制加法计数。执行减计数时，加计数端CPU接高电平，计数脉冲由减计数端CPD 输入，表5－9－2为8421 码十进制加、减计数器的状态转换表。加法计数表5－9－ 减计数 2、计数器的级联使用 一个十进制计数器只能表示0～9十个数，为了扩大计数器范围，常用多个十进制计数器级联使用。 同步计数器往往设有进位（或借位）输出端，故可选用其进位（或借位）输出信号驱动下一级计数器。 图5－9－2是由CC40192利用进位
XX 大学实验报告 课程名称： 实验项目名称：8254定时/计数器应用实验学院：信息工程学院 专业：通信工程 指导教师： 报告人：学号：班级： 实验时间： 实验报告提交时间：
教务处制
单元的内容外，还可以读出状态寄存器的内容。 （6）计数脉冲可以是有规律的时钟信号，也可以是随机信号。计数初值公式为： n=fCLKi÷fOUTi、其中fCLKi 是输入时钟脉冲的频率，fOUTi 是输出波形的频率。 图（1）是8254 的内部结构框图和引脚图，它是由与CPU 的接口、内部控制电路和三个计数器组成。8254 的工作方式如下述：（1）方式0：计数到0 结束输出正跃变信号方式。 （2）方式1：硬件可重触发单稳方式。 （3）方式2：频率发生器方式。 （4）方式3：方波发生器。 （5）方式4：软件触发选通方式。 （6）方式5：硬件触发选通方式。 图（1）8254的内部借口和引脚8254 的控制字有两个：一个用来设置计数器的工作方式，称为方式控制字；另一个用来设置读回命令，称为读回控制字。这两个控制字共用一个地址，由标识位来区分。控制字格式如表
1所示。 表1 8254的方式控制字 表2 8254 读出控制字格式 表3 8254 状态字格式 8254 实验单元电路图如下图所示：
五、实验步骤及相应操作结果 1. 计数应用实验 编写程序，将8254 的计数器0 设置为方式3，计数值为十进制数4，用单次脉冲KK1＋ 作为CLK0 时钟，OUT0 连接MIR7，每当KK1＋按动5 次后产生中断请求，在屏幕上显示字符“M”。 实验步骤： （1）实验接线如图2所示。 （2）编写实验程序，经编译、链接无误后装入系统。 （3）运行程序，按动KK1＋产生单次脉冲，观察实验现象。（4）改变计数值，验证8254 的计数功能。
暨南大学本科实验报告专用纸 课程名称EDA实验成绩评定 实验项目名称计数器电路设计指导教师郭江陵 实验项目编号03 实验项目类型验证实验地点B305 学院电气信息学院系专业物联网工程 组号：A6 一、实验前准备 本实验例子使用独立扩展下载板EP1K10_30_50_100QC208(芯片为EP1K100QC208)。EDAPRO/240H实验仪主板的VCCINT跳线器右跳设定为3.3V；EDAPRO/240H实验仪主板的VCCIO跳线器组中“VCCIO3.3V”应短接，其余VCCIO均断开；独立扩展下载板“EP1K10_30_50_100QC208”的VCCINT跳线器组设定为 2.5V；独立扩展下载板“EP1K10_30_50_100QC208”的VCCIO跳线器组设定为3.3V。请参考前面第二章中关于“电源模块”的说明。 二、实验目的 1、了解各种进制计数器设计方法 2、了解同步计数器、异步计数器的设计方法 3、通过任意编码计数器体会语言编程设计电路的便利 三、实验原理 时序电路应用中计数器的使用十分普遍，如分频电路、状态机都能看到它的踪迹。计数器有加法计数器、可逆计数器、减法计数器、同步计数器等。利用MAXPLUSII已建的库74161、74390分别实现8位二进制同步计数器和8位二——十进制异步计数器。输出显示模块用VHDL实现。 四、实验内容 1、用74161构成8位二进制同步计数器（程序为T3-1）； 2、用74390构成8位二——十进制异步计数器（程序为T3-2）； 3、用VHDL语言及原理图输入方式实现如下编码7进制计数器（程序为T3-3）： 0，2，5，3，4，6，1 五、实验要求 学习使用Altera内建库所封装的器件与自设计功能相结合的方式设计电路，学习计数器电路的设计。 六、设计框图 首先要熟悉传统数字电路中同步、异步计数器的工作与设计。在MAX+PLUS II中使用内建的74XX库选择逻辑器件构成计数器电路，并且结合使用VHDL语言设计转换模块与接口模块，最后将74XX模块与自设计模块结合起来形成完整的计数器电路。并借用前面设计的数码管显示模块显示计数结果。 ◆74161构成8位二进制同步计数器（程序为T3-1）
实验五 时序逻辑电路实验 一、实验目的 1．掌握同步计数器设计方法与测试方法。 2．掌握常用中规模集成计数器的逻辑功能和使用方法。 二、实验设备 1．直流稳压电源、信号源、示波器、万用表、面包板 2．74LS190、74LS393、74LS04 3．1kΩ电阻、发光二极管 三、实验原理 1．计数器 计数器不仅可用来计数，也可用于分频、定时和数字运算。在实际工程应用中，一般很少使用小规模的触发器组成计数器，而是直接选用中规模集成计数器。 2．(1) 四位二进制（十六进制）计数器74LS161（74LS163） 74LSl61是同步置数、异步清零的4位二进制加法计数器，其功能表见表5.1。 74LSl63是同步置数、同步清零的4位二进制加法计数器。除清零为同步外，其他功能与74LSl61相同。二者的外部引脚图也相同，如图5.1所示。 表5.1 74LSl61（74LS163）的功能表 3．集成计数器的应用——实现任意M进制计数器 一般情况任意M进制计数器的结构分为3类，第一类是由触发器构成的简单计数器。第二类是由集成二进制计数器构成计数器。第三类是由移位寄存器构成的移位寄存型计数器。第一类，可利用时序逻辑电路的设计方法步骤进行设计。第二类，当计数器的模M较小时用一片集成计数器即可以实现，当M较大时，可通过多片计数器级联实现。两种实现方法：反馈置数法和反馈清零法。第三类,是由移位寄存器构成的移位寄存型计数器。 4．实验电路： 十进制计数器
六进制扭环计数器 具有方波输出的六分频电路 图5.1 74LS161（74LS163）外部引脚图 四、实验内容及步骤 1．集成计数器实验 （1）按电路原理图使用中规模集成计数器74LS163和与非门74LS00，连接成一个同步置数或同步清零十进制计数器，并将输出连接至数码管或发光二极管。然后使用单次脉冲作为触发输入，观察数码管或发光二极管的变化，记录得到电路计数过程和状态的转换规律。 （2）根据电路图，首先用D触发器74LS7474构成一个不能自启的六进制扭环形计数器，同样将输出连接至数码管或发光二极管。然后使用单次脉冲作为触发输入，观察数码管或发光二极管的变化，记录得到电路计数过程和状态的转换规律。注意观察电路是否能自启，若不能自启，则将电路置位有效状态。接下来再用D触发器74LS7474构成一个能自启的六进制扭环形计数器，重复上述操作。 2．分频实验 同步置数法 同步清零法
实验四：计数器的设计 实验室：信息楼247 实验台号： 4 日期： 专业班级：机械1205 姓名：陈朝浪学号： 20122947 一、实验目的 1. 通过实验了解二进制加法计数器的工作原理。 2. 掌握任意进制计数器的设计方法。 二、实验内容 （一）用D触发器设计4位异步二进制加法计数器 由D触发器组成计数器。触发器具有0和1两种状态，因此用一个触发器 就可以表示1位二进制数。如果把n个触发器串起来，就可以表示N位二进制 数。（用两个74LS74设计实现） （二）利用74LS161设计实现任意进制的计数器 设计要求：学生以实验台号的个位数作为所设计的任意进制计数器。 先熟悉用1位74LS161设计十进制计数器的方法。 ①利用置位端实现十进制计数器。 ②利用复位端实现十进制计数器。 提示：设计任意计数器可利用芯片74LS161和与非门设计，74LS00为2输 入与非门，74LS30为8输入与非门。 74LS161为4位二进制加法计数器，其引脚图及功能表如下。
三、实验原理图 1.由4个D触发器改成的4位异步二进制加法计数器 2.由74LS161构成的十进制计数器
四、实验结果及数据处理 1.4位异步二进制加法计数器实验数据记录表 2. 画出你所设计的任意进制计数器的线路图，并说明设计思路。
设计思路：四进制为四个输出Q3Q2Q1Q0=0000,0001,0010,0011循环，第一个无效状态为0100 1，置位法设计四进制计数器：当检测到输入为0011时，先输出显示3，然后再将D 置于低电位，计数器输出Q3Q2Q1Q0复位。 2，复位法设计四进制计数器：当检测到第一个无效状态0100时，通过与非门的反馈计数器的Cr首先置于低电平使计数器复位为0000。 五、思考题 1. 由D触发器和JK触发器组成的计数器的区别? 答：D触发器是cp上升沿触发，JK触发器是下降沿触发。 2. 74LS161是同步还是异步，加法还是减法计数器? 答：同步。加法计数器。 3. 设计十进制计数器时将如何去掉后6个计数状态的? 答：加一个与非门形成负反馈。当计数到第一个无效状态Q3Q2Q1Q0==1010时，Q3和Q1全为1，Q1，Q3接与非门，输出作为复位信号，使所有触发器复位，从而去掉了后6个状态。
信息工程学院实验报告 课程名称：微机原理与接口技术Array 实验项目名称：定时器/计数器实验实验时间： 班级：姓名：学号： 一、实验目的 1. 掌握8254 的工作方式及应用编程。 2. 掌握8254 典型应用电路的接法。 二、实验设备 PC 机一台、TD-PITD+实验系统一套。 三、实验原理 8254 是Intel 公司生产的可编程间隔定时器。是8253 的改进型，比8253 具有更优良的性能。8254 具有以下基本功能： （1）有 3 个独立的16 位计数器。 （2）每个计数器可按二进制或十进制（BCD）计数。 （3）每个计数器可编程工作于 6 种不同工作方式。 （4）8254 每个计数器允许的最高计数频率为10MHz（8253 为2MHz）。 （5）8254 有读回命令（8253 没有），除了可以读出当前计数单元的内容外，还可以读出状态寄存器的内容。 （6）计数脉冲可以是有规律的时钟信号，也可以是随机信号。计数初值公式为： n=f CLKi ÷f OUTi、其中f CLKi 是输入时钟脉冲的频率，f OUTi 是输出波形的频率。 图5-1 是8254 的内部结构框图和引脚图，它是由与CPU 的接口、内部控制电路和三个计数器组成。8254 的工作方式如下述： （1）方式0：计数到0 结束输出正跃变信号方式。 （2）方式1：硬件可重触发单稳方式。 （3）方式2：频率发生器方式。 （4）方式3：方波发生器。 （5）方式4：软件触发选通方式。 （6）方式5：硬件触发选通方式。
图5-1 8254 的内部接口和引脚 8254 的控制字有两个：一个用来设置计数器的工作方式，称为方式控制字；另一个用来设置读回命令，称为读回控制字。这两个控制字共用一个地址，由标识位来区分。控制字格式如表5-1~5-3 所示。 表5-1 8254 的方式控制字格式 表5-2 8254 读出控制字格式 表5-3 8254 状态字格式 8254 实验单元电路图如下图所示：
数字时钟设计实验报告
电子课程设计题目：数字时钟
数字时钟设计实验报告一、设计要求： 设计一个24小时制的数字时钟。 要求：计时、显示精度到秒；有校时功能。采用中小规模集成电路设计。 发挥：增加闹钟功能。 二、设计方案： 由秒时钟信号发生器、计时电路和校时电路构成电路。 秒时钟信号发生器可由振荡器和分频器构成。 计时电路中采用两个60进制计数器分别完成秒计时和分计时；24进制计数器完成时计时；采用译码器将计数器的输出译码后送七段数码管显示。 校时电路采用开关控制时、分、秒计数器的时钟信号为校时脉冲以完成校时。 三、电路框图：
图一 数字时钟电路框图 四、电路原理图： （一）秒脉冲信号发生器 秒脉冲信号发生器是数字电子钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量。由振荡器与分频器组合产生秒脉冲信号。 ? 振荡器: 通常用555定时器与RC 构成的多谐振荡器，经过调整输出1000Hz 脉冲。 ? 分频器: 分频器功能主要有两个，一是产生标准秒脉冲信号，一是提供功能 扩展电路所需要的信号，选用三片74LS290进行级联，因为每片为1/10分频器，三片级联好获得1Hz 标准秒脉冲。其电路图如下： 图二 秒脉冲信号发生器 译译译时计 分计秒计 校 时 电 路 秒信号发生器
（二）秒、分、时计时器电路设计 秒、分计数器为60进制计数器，小时计数器为24进制计数器。 ?60进制——秒计数器 秒的个位部分为逢十进一，十位部分为逢六进一，从而共同完成60进制计数器。当计数到59时清零并重新开始计数。秒的个位部分的设计：利用十进制计数器CD40110设计10进制计数器显示秒的个位。个位计数器由0增加到9时产生进位，连在十位部计数器脉冲输入端CP，从而实现10进制计数和进位功能。利用74LS161和74LS11设计6进制计数器显示秒的十位，当十位计数器由0增加到5时利用74LS11与门产生一个高电平接到个位、十位的CD40110的清零端，同时产生一个脉冲给分的个位。其电路图如下： 图三60进制--秒计数电路 ?60进制——分计数电路 分的个位部分为逢十进一，十位部分为逢六进一，从而共同完成60进制计数器。当计数到59时清零并重新开始计数。秒的个位部分的设计：来自秒计数电路的进位脉冲使分的个位加1，利用十进制计数器CD40110设计10进制计数器显示秒的个位。个位计数器由0增加到9时产生进位，连在十位部计数器脉冲输入端CP，从而实现10进制计数和进位功能。利用74LS161和74LS11设计6进制计数器显示秒的十位，当十位计数器由0增加到5时利用74LS11与门产生一个高电平接到个位、十位的CD40110的清零端，同时产生一个脉冲给时的个位。其电路图如下：
实验五计数器的设计——实验报告 邱兆丰 15331260 一、实验目的和要求 1．熟悉JK触发器的逻辑功能。 2．掌握用JK触发器设计同步计数器。 二、实验仪器及器件 1、实验箱、万用表、示波器、 2、74LS73，74LS00，74LS08，74LS20 三、实验原理 1．计数器的工作原理 递增计数器----每来一个CP，触发器的组成状态按二进制代码规律增加。递减计数器-----按二进制代码规律减少。 双向计数器-----可增可减，由控制端来决定。 2．集成J-K触发器74LS73 ⑴符号： 图1 J-K触发器符号
⑵功能： 表1 J-K触发器功能表 ⑶状态转换图： 图2 J-K触发器状态转换图
⑷特性方程： ⑸注意事项： ①在J-K触发器中，凡是要求接“1”的，一定要接高电平（例如5V），否则会出现错误的翻转。 ①触发器的两个输出负载不能过分悬殊，否则会出现误翻。 ② J-K触发器的清零输入端在工作时一定要接高电平或连接到实验箱的清零端子。3．时序电路的设计步骤 内容见实验预习。 四、实验内容 1．用JK触发器设计一个16进制异步计数器，用逻辑分析仪观察CP和各输出波形。2．用JK触发器设计一个16进制同步计数器，用逻辑分析仪观察CP和各输出波形。3．设计一个仿74LS194 4．用J-K触发器和门电路设计一个特殊的12进制计数器，其十进制的状态转换图为：5.考虑增加一个控制变量D，当D=0时，计数器按自定义内容运行，当D=1时，反方向运行 五、实验设计及数据与处理 实验一
16进制异步计数器 设计原理：除最低级外，每一级触发器用上一级触发器的输出作时钟输入，JK都接HIGH，使得低一级的触发器从1变0时高一级触发器恰好接收下降沿信号实现输出翻转。实验二 16进制同步计数器 设计原理：除最低级外，每一级的JK输入都为所有低级的输出的“与”运算结果实验三 仿74LS194 设计原理：前两个开关作选择端输入，下面四个开关模仿预置数输入，再下面两个开关模仿左移、右移的输入，最后一个开关模仿清零输入。四个触发器用同一时钟输入作CLK输入。用2个非门与三个与门做成了一个简单译码器。对于每一个触发器，JK输入总为一对相反值，即总是让输入值作为输出值输入。对于每一个输入，当模式“重置”输出为1时，其与预置值结果即触发器输入；当模式“右移”、“左移”输出为1时，其值为上一位或下一位对应值；当各模式输出均为0时各触发器输入为0，使输出为0。 实验四 设计原理： 在12进制同步计数器中，输出的状态只由前一周期的状态决定，而与外来输入无关，因此目标电路为Moore型。而数字电路只有0和1两种状态，因此目标电路要表达12种状态需
一、实验目的 1、掌握定时器/计数器计数功能的使用方法。 2、掌握定时器/计数器的中断、查询使用方法。 3、掌握Proteus软件与Keil软件的使用方法。 4、掌握单片机系统的硬件和软件设计方法。 二、设计要求 1、用Proteus软件画出电路原理图，单片机的定时器/计数器以查询方式工作，设定计数功能，对外部连续周期性脉冲信号进行计数，每计满100个脉冲，则取反P1.0口线状态，在P 1.0口线上接示波器观察波形。 2、用Proteus软件画出电路原理图，单片机的定时器/计数器以中断方式工作，设定计数功能，对外部连续周期性脉冲信号进行计数，每计满200个脉冲，则取反P1.0口线状态，在P 1.0口线上接示波器观察波形。 三、电路原理图 六、实验总结 通过本实验弄清楚了定时/计数器计数功能的初始化设定（TMOD，初值的计算，被计数信号的输入点等等），掌握了查询和中断工作方式的应用。 七、思考题 1、利用定时器0，在P1.0口线上产生周期为200微秒的连续方波，利用定时器1，对 P1.0口线上波形进行计数，满50个，则取反P1.1口线状态，在P 1.1口线上接示波器观察波形。 答：程序见程序清单。
四、实验程序流程框图和程序清单。 1、定时器/计数器以查询方式工作，对外部连续周期性脉冲信号进行计数，每计满100个脉冲，则取反P1.0口线状态。 汇编程序： ORG 0000H START: LJMP MAIN ORG 0100H MAIN: MOV IE, #00H MOV TMOD, #60H MOV TH1, #9CH MOV TL1, #9CH SETB TR1 LOOP: JNB TF1, LOOP CLR TF1 CPL P1.0 AJMP LOOP END C语言程序： #include
实验4 计数器及其应用 一、实验目的 1、学习用集成触发器构成计数器的方法 2、掌握中规模集成计数器的使用及功能测试方法 二、实验原理 计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来计脉冲数，还常用作数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能。 计数器种类很多。按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器。根据计数制的不同，分为二进制计数器，十进制计数器和任意进制计数器。根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。还有可预置数和可编程序功能计数器等等。目前，无论是TTL还是CMOS集成电路，都有品种较齐全的中规模集成计数器。使用者只要借助于器件手册提供的功能表和工作波形图以及引出端的排列，就能正确地运用这些器件。 1、中规模十进制计数器 CC40192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如图5－9－1所示。 图5－9－1 CC40192引脚排列及逻辑符号 图中LD—置数端 CP U—加计数端 CP D—减计数端 CO—非同步进位输出端BO—非同步借位输出端 D0、D1、D2、D3—计数器输入端 Q0、Q1、Q2、Q3—数据输出端 CR—清除端
CC40192的功能如表5－9－1，说明如下： 表5－9－1 输 入 输 出 CR LD CP U CP D D 3 D 2 D 1 D 0 Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 1 × × × × × × × 0 0 0 0 0 0 × × d c b a d c b a 0 1 ↑ 1 × × × × 加 计 数 0 1 1 ↑ × × × × 减 计 数 当清除端CR 为高电平“1”时，计数器直接清零；CR 置低电平则执行其它功能。 当CR 为低电平，置数端LD 也为低电平时，数据直接从置数端D 0、D 1、D 2、D 3 置入计数器。 当CR 为低电平，LD 为高电平时，执行计数功能。执行加计数时，减计数端CP D 接高电平，计数脉冲由CP U 输入；在计数脉冲上升沿进行 8421 码十进制加法计数。执行减计数时，加计数端CP U 接高电平，计数脉冲由减计数端CP D 输入，表5－9－2为8421码十进制加、减计数器的状态转换表。 表5－9－2 加法计数 输入脉冲数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 输出 Q 3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 Q 2 1 1 1 1 Q 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 Q 0 1 0 1 1 1 1 减计数 2、计数器的级联使用 一个十进制计数器只能表示0～9十个数，为了扩大计数器范围，常用多个十进制计数器级联使用。 同步计数器往往设有进位（或借位）输出端，故可选用其进位（或借位）输出信号驱动下一级计数器。 图5－9－2是由CC40192利用进位输出CO 控制高一位的CP U 端构成的加数级联图。
实验五计数器的设计 姓名：zht 学号： 班级：15自动化 日期：2016/11/11
目录 一、实验内容 (3) 二、设计过程、逻辑图及仿真 (4) ①设计过程 (4) ②逻辑图及仿真 (5) 三、实验数据及总结 (8) ①实验数据 (8) ②总结 (10)
一、实验内容 1.用JK触发器设计一个16进制异步计数器，用逻辑分析仪观察CP 和各输出的波形。 2.用JK触发器设计一个16进制同步计数器，用逻辑分析仪观察CP 和各输出的波形。 3.用JK触发器和门电路设计一个特殊的12进制同步计数器，其十进制的状态转换为从01依次计数到12，再回到01开始新一轮计数。实验仪器： 1.实验箱，示波器。 2.器件：74LS73，74LS00，74LS08，74LS20
二、设计过程、逻辑图及仿真 ①设计过程： 1.异步计数器是将CLK应用于第一个JK触发器的时钟输入上，然后将输出Q接入后一个JK触发器的时钟输入，后面的连接方式都是由前一个JK触发器的输出Q作为后一个JK触发器的时钟输入。异步计数器的原理是由于实验箱上的JK触发器是下降沿触发，第一个JK触发器的输出Q1每一个时钟周期变化一次，即经过两个时钟周期后Q1经过了一个周期。同理，由于第一个JK触发器的输出Q1是第二个的时钟输入，所以经过两个Q1周期后第二个JK触发器的输出Q2经过了一个周期，即每四个时钟周期的时间Q2经过一个周期。以此类推，则第三个JK触发器的输出Q3的周期是时钟周期的八倍，第四个JK 触发器的输出Q4是时钟周期的十六倍，因而Q4、Q3、Q2、Q1组成了一个16进制计数器。该计数器的缺点是由于传输延迟会在其中积累，会限制计数器按时钟运行的速度。 2.同步计数器将CLK应用于每个JK触发器的时钟输入上。第一个JK 触发器的输出Q连接到第二个JK触发器的J和K。此后前一个JK触发器的输出和后一个JK触发器的输出经过与门后共同作为再后一个JK触发器的J和K输入。如此一来，第二个JK触发器的J、K输入由第一个JK触发器的输出Q1控制，时钟每变化两个周期Q1会变化一个周期，而只有当Q1为0时第二个触发器在经过时钟下降沿时才会使输出Q2的状态发生改变，即Q2的周期为Q1的两倍，时钟周期的四倍。接着由于Q1和Q2经过与门后作为第三个触发器的J、K输
电子信息工程学系实验报告 课程名称：单片机原理及接口应用Array实验项目名称：51定时器实验实验时间： 班级：姓名：学号： 一、实验目的: 熟悉keil仿真软件、protues仿真软件的使用和单片机定时程序的编写。了解51单片机中定时、计数的概念，熟悉51单片机内部定时/计数器的结构与工作原理。掌握中断方式处理定时/计数的工作过程，掌握定时/计数器在C51中的设置与程序的书写格式以及使用方法。 二、实验环境: 软件：KEIL C51单片机仿真调试软件，proteus系列仿真调试软件 三、实验原理： 1、51单片机定时计数器的基本情况 8051型有两个十六位定时/计数器T0、T1，有四种工作方式。MCS－51系列单片机的定时/计数器有几个相关的特殊功能寄存器： 方式控制寄存器TMOD； 加法计数寄存器TH0、TH1 （高八位）;TL0、TL1 （低八位）； 定时/计数到标志TF0、TF1（中断控制寄存器TCON） 定时/计数器启停控制位TR0、TR1（TCON） 定时/计数器中断允许位ET0、ET1（中断允许寄存IE） 定时/计数器中断优先级控制位PT0、PT1（中断优IP） 2、51单片机的相关寄存器设置 方式控制寄存器TMOD: TMOD的低四位为T0的方式字，高四位为T1的方式字。TMOD不能位寻址，必须整体赋值。TMOD各位的含义如下: 1. 工作方式选择位M1、M0 3、51单片机定时器的工作过程（逻辑）方式一 方式1：当M1M0=01时，定时器工作于方式1。
T1工作于方式1时，由TH1作为高8位，TL1作为低8位，构成一个十六位的计数器。若T1工作于定时方式1，计数初值为a，晶振频率为12MHz，则T1从计数初值计数到溢出的定时时间为t =（216－a）μS。 4、51单片机的编程 使用MCS－51单片机的定时/计数器的步骤是： ．设定TMOD，确定： 工作状态(用作定时器/计数器)； 工作方式； 控制方式。 如：T1用于定时器、方式1，T0用于计数器、方式2，均用软件控制。则TMOD的值应为：0001 0110，即0x16。 ．设置合适的计数初值，以产生期望的定时间隔。由于定时/计数器在方式0、方式1和方式2时的最大计数间隔取决于使用的晶振频率fosc，如下表所示，当需要的定时间隔较大时，要采用适当的方法，即将定时间隔分段处理。 计数初值的计算方法如下，设晶振频率为fosc，则定时/计数器计数频率为fosc/12，定时/计数器的计数总次数T_all在方式0、方式1和方式2时分别为213 = 8192、216 = 65536和28 = 256，定时间隔为T，计数初值为a，则有 T = 12×(T_all – a)/fosc a = T_all – T×fosc/12 a = – T×fosc/12 （注意单位） THx = a / 256；TLx = a % 256； ．确定定时/计数器工作于查询方式还是中断方式，若工作于中断方式，则在初始化时开放定时/计数器的中断及总中断： ET0 = 1；EA = 1； 还需要编写中断服务函数： void T0_srv（void）interrupt 1 using 1 { TL0 = a % 256； TH0 = a / 256； 中断服务程序段} ．启动定时器：TR0（TR1）= 1。 四、实验内容过程及结果分析: 利用protues仿真软件设计一个可以显示秒表时间的显示电路。利用实验板上的一位led数码管做显示，利用中断法编写定时程序，控制单片机定时器进行定时，所定时间为1s。刚开始led数码管显示9，每过一秒数码管显示值减一，当显示到0时返回9，依此反复。然后设计00-59的两位秒表显示程序。 （1）实现个位秒表，9-0
24进制计数器逻辑功能及其应用 一、实验目的： 1. 熟悉中等规模集成电路计数器74LS160的逻辑功能，使用方法及应用。 2. 掌握构成计数器的方法。 二、实验设备及器件： 1. 数字逻辑电路实验板1片 2. 74HC90同步加法二进制计数器2片 3. 74HC00二输入四与非门1片 4. 74HC04 非门1片 三、实验原理： 计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来计脉冲数，还常用作数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能。 计数器种类很多。按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器。根据计数制的不同，分为二进制计数器，十进制计数器和任意进制计数器。根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。还有可预置数和可编程序功能计数器等等。目前，无论是TTL还是CMOS集成电路，都有品种较齐全的中规模集成计数器。使用者只要借助于器件手册提供的功能表和工作波形图以及引出端的排列，就能正确地运用这些器件。 集成计数器74HC90是二-五-十进制计数器，其管脚排列如图。
四、实验内容
实验电路图： 用74HC00与非门和74HC04的非门串联，构成与门。74HC00的引脚图和真值表如图：
74HC04的引脚图与真值表如图： 按实验电路图，参照各个芯片的引脚图和真值表，连接电路。其中Q0到Q3分别连到数码管的对应的D0到D3，CP0端接到时钟脉冲，然后检查电路无误后，加电源，观察现象。实验结果：个位数码管随时间显示0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，十位数码管显示个位进位计数结果，按0、1、2变化，当数字增加到23后，数码管自动清零，又从零开始变化。 五、实验心得： 本次实验，通过对计数器工作过程的探索，基本上了解了数码计数器的工作原理，以及74HC160的数字特点，让我更进一步掌握了如何做好数字电子数字实验，也让我认识到自身理论知识的不足和实践能力的差距，以及对理论结合实践的科学方法有了更深刻理解。
实验三单片机定时/计数器实验 1、实验目的 1、学习计数器的使用方法。 2、学习计数器程序的编写。 3、学习定时器的使用方法。 4、学习定时器程序的编写。 5、熟悉汇编语言 2、实验说明 1、8051内部定时计数器T0，按计数器模式和方式1工作，对P3.4（T0）引脚进行计数。将其数值按二进制数在P1口驱动LED灯上显示出来。 2、用CPU内部定时器中断方式计时,实现每一秒钟输出状态发生一次反转 3、实验仪器和条件 计算机 伟福实验箱（lab2000P） 4、实验内容 1、8051内部定时计数器T0，按计数器模式和方式1工作，对P3.4（T0）引脚进行计数。将其数值按二进制数在P1口驱动LED灯上显示出来。 2、外部事件计数脉冲由P3.4引入定时器T0。单片机在每个机器周期采样一次输入波形，因此单片机至少需要两个机器周期才能检测到一次跳变。这就要求被采样电平至少维持一个统统的机器周期，以保证电平在变化之前即被采样。同时这就决定了输入波形的频率不能超过机器周期频率。 3、用CPU内部定时器中断方式计时,实现每一秒钟输出状态发生一次反转 4、定时器有关的寄存器有工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON。TMOD
用于设置定时器/计数器的工作方式0-3，并确定用于定时还是用于计数。TCON 主要功能是为定时器在溢出时设定标志位，并控制定时器的运行或停止等。 5、在例程的中断服务程序中，因为中断定时常数的设置对中断程序的运行起到关键作用，所以在置数前要先关对应的中断，置数完之后再打开相应的中断。 五、思考题 1、使用其他方式实现本实验功能； 2、改为门控方式外部启动计数； 3、如果改为定时间隔为200us，如何改动程序； 4、使用其他方式实现本实验功能，例如使用方式1，定时间隔为10ms，如何改动程序。 六、源程序修改原理及其仿真结果 思考题一：使用其他方式实现本实验功能 方法一： movTMOD, #00000100b;方式0,记数器 movTH0, #0 movTL0, #0 setbTR0;开始记数;由于方式0的特点是计数时使用TL0的低五位和八位 TH0，故用加法器a用“与”（ANL）取TL0的低五位，再用yiwei子程序实现TH0的低三位变为高三位与TL0相加，这样赋给P1时就是八位计数的结果。 Loop: mova,TL0 anla,#1fh
计数器实际上是对时钟脉冲进行计数，每来一个脉冲，计数器状态改变一次。 8421 BCD 码十进制加计数器在每个时钟脉冲作用下，触发器输出编码值加 1, 编码顺序与8421 BCD 码一样，每个时钟脉冲完成一个计数周期。由于电路的状 态数、状态转换关系及状态编码都是明确的，因此设计过程较简单。 4. 实验过程 1） 列出状态表 十进制计数器共有十个状态，需要4个D 触发器构成，其状态表1-1所示。 表1-18421 BCD 码同步十进制加计数器的状态表 计数脉冲 CP 的顺序 状态 状态（激励信号） Q3 Q2 Q1 Q0 Q3 (D3) Q2 (D2) Q1 (D1) Q3 (0D0) 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 2 0 0 1 0 0 0 1 1 3 0 0 1 1 0 1 0 0 4 0 1 0 0 0 1 0 1 5 0 1 0 1 0 1 1 0 6 0 1 1 0 0 1 1 1 7 1 1 1 1 1. 实验内容 用D 触发器设计一个同步十进制计数器 2. 实验器材 3. 实验原理
10 0 1 (2)确定激励方程组 按表1-1可画出触发器激励信号的卡诺图，如图 4个触发器组合16个状态(0000 - 1111)，其中有6个转台(1010 - 1111 )在 8421 BCD 码十进制计数器中是无效状态， 表示。于是，得到激励方程组： 1-1所示。 在图 1-1所示的卡诺图中以无关项X Q Q ； Q. y Q" r Q, Q, Q ； Qs Q. < y Q ：
图1-1 (3)画出逻辑图，并且检查自启动能力 检查激励方程组可画出逻辑图，如图1-2所示。 为之地电平有效，如果系统没有复位信号，电路的 平计数器能够正常工作。 卡诺图 图中，各触发器的直接置0端 RESET 输入端应保持为高电
数字电路与逻辑设计实验报告实验七计数器的设计 姓名：黄文轩 学号：17310031 班级：光电一班
一、实验目的 熟悉J-K触发器的逻辑功能，掌握J-K触发器构成异步计数器和同步计数器。 二、实验器件 1.数字电路实验箱、数字万用表、示波器。 2.虚拟器件: 74LS73，74LS00, 74LS08, 74LS20 三、实验预习 1. 复习时序逻辑电路设计方法 ①根据设计要求获得真值表 ②画出卡诺图或使用其他方式确定状态转换的规律 ③求出各触发器的驱动方程 ④根据已有方程画出电路图。 2. 按实验内容设计逻辑电路画出逻辑图 Ⅰ、16进制异步计数器的设计 异步计数器的设计思路是将上一级触发器的Q输出作为下一级触发器的时钟信号，置所有触发器的J-K为1，这样每次到达时钟下降沿都发生一次计数，每次前一级 触发器从1变化到0都使得后一级触发器反转，即引发进位操作。 画出由J-K触发器组成的异步计数器电路如下图所示：
使用Multisim仿真验证电路正确性，仿真图中波形从上到下依次是从低位到高位 触发器的输出，以及时钟信号。： 可以看出电路正常执行16进制计数器的功能。 Ⅱ、16进制同步计数器的设计 较异步计数器而言，同步计数器要求电路的每一位信号的变化都发生在相同的时间点。
因此同步计数器各触发器的时钟脉冲必须是同一个时钟信号，这样进位信息就要放置在J-K 输入端，我们可以把J-K端口接在一起，当时钟下降沿到来时，如果满足进位条件(前几位触发器输出都为1)则使JK为1，发生反转实现进位。 画出由J-K触发器和门电路组成的同步计数器电路如下图所示 使用Multisim仿真验证电路正确性，仿真图中波形从上到下依次是从低位到高位触发器的输出，计数器进位输出，以及时钟信号。：
实验四8253定时/计数器应用 1.实验目的 掌握8253命令字的设置及初始化和8253的工作方式及应用编程 2.实验内容 8253是INTEL公司生产的通用外围接口芯片之一，它有3个独立的16位计数器，计数 频率范围为0－2MHZ。它所有的计数方式和操作方式都可通过编程控制。其功能是延时 终端、可编程频率发生器、事件计数器、倍频器、实时时钟、数字单稳和复杂的电机控 制器。 3.实训步骤 实现方式0的电路图。设8253端口地址为：40H-43H 要求：设定8253的计数器2工作方式为0 ，用于事件计数，当计数值为5时，发出 中断请求信号，8088响应中断在监视设备上显示M。本实训利用KK1作为CLK输 入，故初值设为5时，需按动KK1键6次，可显示一个 M. 实验七 8253定时/计数器应用实验 一．实验目的 1.熟悉8253在系统中的典型接法。 2.掌握8253的工作方式及应用编程。 二．实验设备
TDN86/88教学实验系统 一台 三．实验内容 （一）系统中的8253芯片 图7-1 8253的内部结构及引脚 1. 8253可编程定时/计数器介绍 8253可编程定时/计数器是Intel公司生产的通用外围芯片之一。它有3个独立的十六位计数器，计数频率范围为0-2MHz。它所有的计数方式和操作方式都通过编程的控制。 8253的功能是：（1）延时中断（2）可编程频率发生器（3）事件计数器 （4）倍频器（5）实时时钟（6）数字单稳（7）复杂的电机控制器
8253的工作方式：（1）方式0： 计数结束中断（2）方式1： 可编程频率发生器 （3）方式2： 频率发生器（4）方式3： 方波频率发生器 （5）方式4： 软件触发的选通信号 （6）方式5：硬件触发的选通信号 8253的内部结构及引脚如图7-1所示，8253的控制字格式如图7-2所示。 图7-2 8253的控制字