实验六 集成计数器的应用讲课教案

计数器及其应用一、实验目的1．学习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方法及功能测试方法；3．用集成电路计数器构成1／N分频器。

二、实验预习要求1．复习计数器电路工作原理；2．预习中规模集成电路计数器74LS192的逻辑功能及使用方法；3．复习实现任意进制计数的方法。

三、实验原理计数器是典型的时序逻辑电路，它用来累计和记忆输入脉冲的个数。

计数是数字系统中很重要的基本操作，集成计数器是最广泛应用的逻辑部件之一。

计数器种类较多，按构成计数器中的多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。

图实验6.1 四位二进制异步加法计数器1. 用D触发器构成异步二进制加/减计数器。

如图实验6.1所示，用四个D触发器构成四位二进制异步加法计数器，其连接特点是将D触发器接成T’触发器，再由低位触发器的/Q 端和高一位的CP端相连。

如果将上图中的Q端与高一位的CP端相连，即可构成四位二进制异步减法计数器。

2. 中规模＋进制计数器74LS192是同步十进制可逆计数器，如图实验6.2所示。

图实验6.2 74LS192逻辑符号及引脚排列CPu－加计数端；CPD－减计数端；/LD－置数端；/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；CR－清零端；Q0、Q1、Q2、Q3－数据输出端。

表实验6.1 74LS192逻辑功能表3. 4位同步二进制加法计数器74LS161表实验6.2 74LS161功能表CP－计数脉冲；D0～D3－数据输入端；/CR－清除端；Q0～Q3－输出端；/LD－预置端；CTP、CTT－使能端图实验6.3 74LS161引线排列图4. 计数器级联使用及任意进制计数器的实现（1）任意进制的实现图实验6.4所示利用74LS192采用复位法构成五进制计数器。

实验六集成计数器的应用本实验主要是通过将计数器集成到电路板上，分别运用计数器实现一些常见的计数功能，包括二进制计数、十进制计数、计时器等。

一、实验内容1.使用计数器构建2位二进制计数器4.使用计数器构建1Hz脉冲发生器二、实验器材1.7400或74LS00四输入NAND集成电路芯片2.74193或74LS193四位二进制同步计数器集成电路芯片4.555定时器集成电路芯片5.二极管6.10K欧姆电阻8.电解电容：10uf至100uf9.一台数码万用表10.一个面包板11.可调稳压电源三、实验原理二进制计数器是电路设计中的一种基础芯片，它由一系列触发器和逻辑门构成。

二进制计数器按照二进制的规则，将其输出编码为二进制数字。

例如，一个二进制计数器能够顺序输出的数字序列是：00、01、10、11。

这里的每个数字可以表示为一组二进制位，也就是0、1。

在本实验中，我们将构建一个简单的二进制计数器电路，它由一个四位二进制同步计数器芯片构成。

该芯片可自动计数二进制数字，即从00到11，然后重复。

2.十进制计数器3.计时器计时器是一种用于计时的电路，它可以度量时间的流逝。

计时器可以通过外部电路以一定的频率输入脉冲，并计算脉冲的数量来测量时间的流逝。

在本实验中，我们将使用一个四位同步计数器芯片来构建一个60秒计时器，该计时器可以测量持续时间长达1分钟的时间。

4.脉冲发生器脉冲发生器是一种用于生成脉冲信号的电子电路，它可以向其他电路提供一个稳定的，可控制的脉冲信号。

在本实验中，我们将使用一个555定时器集成电路芯片和一个NAND门集成电路芯片来构建一个1Hz的脉冲发生器。

四、实验步骤（1）将一个四位二进制同步计数器（74193）芯片插入面包板上。

（2）将其输入引脚A1和B1连接到电路板上的VCC端，以便输出数字从00开始。

将其输出引脚Q0和Q1连接到面包板上不同的LED上，并接地以显示二进制计数器的两位数字。

（3）将74LS00芯片插入面包板上。

实验六集成计数器
一、实验目的
1.掌握计数器电路的基本原理。

2.熟悉集成计数器逻辑功能和各控制端作用。

3.掌握计数器使用方法。

二、实验仪器及器件
1.仪器：数字电路学习机，双踪示波器
2.器件：74LS90 二—五—十进制异步计数器2片
74LS00 二输入端四与非门2片
74LS160 十进制同步计数器2片
74LS20 四输入端双与非门1片
三、实验内容
1.集成同步十进制计数器74LS160功能测试
按图6.1接线，CP接点动脉冲，Q1~Q4接发光二极管显示电平，测出芯片的计数长度，并画出其状态转换图。

答：计数长度为10。

2. 集成同步十进制计数器74LS160的应用
自行设计由2片74LS160构成的同步六十进制计数器电路。

要求用点动脉冲输入，
输出接数码管显示，记录实验结果。

3.集成异步十进制计数器74LS90功能测试
按图6.2接线，CP接点动脉冲，Q1~Q4接发光二极管显示电平，测出芯片的计数长度，并画出其状态转换图，指出实现跳转的方法。

答：计数长度为7。

左图为清0法，右图为置9法。

4.集成异步十进制计数器74LS90应用
自行设计由2片74LS90构成的异步六十进制计数器电路。

要求用点动脉冲输入，输出接数码管显示，记录实验结果。

四、实验报告
1.整理实验内容和各实验数据。

2.总结计数器使用特点。

教案范例(计数器)：第一章：认识计数器一、教学目标：1. 让学生了解计数器的构造和功能。

2. 学会使用计数器进行基本的加减乘除运算。

3. 培养学生的计算能力和逻辑思维能力。

二、教学内容：1. 计数器的构造：数字键、运算键、显示屏等。

2. 计数器的基本功能：加、减、乘、除等运算。

三、教学步骤：1. 引入计数器，让学生观察计数器的构造和功能。

2. 讲解计数器的使用方法，演示基本的加减乘除运算。

3. 让学生动手操作计数器，进行练习。

四、课后作业：1. 复习计数器的构造和功能。

2. 完成课后练习，包括基本的加减乘除运算。

第二章：计数器的高级应用一、教学目标：1. 让学生掌握计数器的高级应用，如科学计算、单位换算等。

2. 培养学生解决实际问题的能力。

二、教学内容：1. 计数器的高级功能：科学计算、单位换算等。

2. 如何在实际问题中应用计数器。

三、教学步骤：1. 讲解计数器的高级功能，如科学计算、单位换算等。

2. 举例说明如何在实际问题中应用计数器。

3. 让学生动手操作计数器，解决实际问题。

四、课后作业：1. 复习计数器的高级功能。

2. 完成课后练习，运用计数器解决实际问题。

第三章：计数器与数学知识的结合一、教学目标：1. 让学生了解计数器在数学知识中的应用，如解方程、求平方根等。

2. 培养学生的数学思维能力和解决问题的能力。

二、教学内容：1. 计数器在数学知识中的应用：解方程、求平方根等。

2. 如何在数学问题中运用计数器。

三、教学步骤：1. 讲解计数器在数学知识中的应用，如解方程、求平方根等。

2. 举例说明如何在数学问题中运用计数器。

3. 让学生动手操作计数器，解决数学问题。

四、课后作业：1. 复习计数器在数学知识中的应用。

2. 完成课后练习，运用计数器解决数学问题。

第四章：计数器与科学探究一、教学目标：1. 让学生了解计数器在科学探究中的应用，如数据收集、分析等。

2. 培养学生的科学探究能力和实验操作能力。

实验六集成定时器及其应用-----定时报警器设计一、实验目的1.熟悉555集成定时器的电路结构、工作原理及其特点。

2.掌握中规模集成电路的功能及使用方法；3.熟悉译码器、555振荡器和数码管的工作原理及特点;4.学习数字逻辑电路的设计方法；二、实验原理1、555定时器的工作原理P452、数字系统设计整个系统由控制电路、报警电路、定时电路、秒脉冲产生电路、译码电路、显示电路组成。

秒脉冲产生电路产生稳定的脉冲信号,作为时间基准,经过计数器构成的定时电路分别输出给译码器和控制电路进行显示及报警。

控制电路能接受信息并控制相关电路，方框图如下图所示。

三．实验仪器与器件仪器：PC机一台双踪示波器一台函数信号源一台三用表一块稳压电源一台器件： 555集成定时器 2片喇叭一只电阻、电容、电位器若干四、实验任务1、基本题P502、设计制作一定时报警电路。

●设计一个简单的定时器，并具有显示时间，清零及报警的功能;●定时器有两位的十进数LED数码管显示，即十位数、个位数。

●按动控制开关计数开始后，在LED数码管上显示出00——99。

●具有清零的功能，且每次清零后，又开始从00开始。

●每次时间到点进行报警2S.五、实验报告1、整理并记录单稳态触发器实验的结果，分析误差来源。

2、整理并记录用555定时器构成的多谐振荡器实验的结果，与设计要求作比较，分析误差来源。

根据记录数据计算相应的振荡频率f和占空比q。

简述R1、C2大小的改变对振荡周期T、占空比q的影响。

3、根据实验任务2，确定每个子电路的功能和各子电路之间的联系。

确定子电路采用的中规模集成电路；分析功能设计电路。

用软件进行原理图设计、仿真验证结果。