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数电作业-用74ls161设计同步加法计数器

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Harbin Institute of Technology

设计说明书（论文）

课程名称：数字电子技术基础

设计题目：同步加法计数器设计

院 系：航天学院自动化

班 级：0804101

设 计 者：龚翔宇

学 号：24

设计时间：

【问题重述】

试用同步加法计数器74LS161（或74LS160）和二4输入与非门74LS20构成百以内任意进制计数器，并采用LED数码管显示计数进制。采用555定时器构成多谐振荡电路，为同步加法计数器提供时钟输入信号。

【设计思路】

同步加法计数器74LS161为16进制计数器，要设计一个60进制的计数器，用555定时器设计多谐振荡电路，为同步加法计数器74LS161提供时钟输入信号并且用LED数码管显示结果。

要用16进制的161计时器设计60进制的，必须将其改装为10进制的。将2个161联级，低位向高位进位6次，然后置零——即基本设计思路。

【基本元件】

74LS161（两片）

二4输入与非门74LS20（一片）

555定时器

【设计方案】

555定时器提供时钟信号

用555构成的多谐振荡器

用555定时器构成的多谐振荡器如图所示。555定时器可以方便的接成施密特触发器，在其基础上再改接成多谐振荡器。ou可输出触发脉冲信号。

74LS161接为十进制计数器

本方案使用置数法将161改装为十进制的计数器。用如图所示。

DCBAQQQQ在经过1000时置数控制端LD=0，74LS161处在置数状态，DCBAQQQQ重新回到1111， 跳过了中间6个状态，由16进制转换为十进制计数器。RCO仍为进位输出。

对于低位芯片，全以0态作为起始状态，经过10-1=9状态后，产生置数控制信号1001。这样，当第10个时钟的上升沿到达时，计数器置数为0000，每个芯片跳过剩余状态，成为10进制的计数器。

对于高位芯片，以取全0态作为起始状态，经过6个状态后，计数器清零，每个芯片跳过剩余状态，成为6进制的计数器。

对于进位信号，当产生置数控制信号1001的同时，应对高位芯片产生进位信号，即使能端应输入高电平。只需将低位芯片输入的置数信号加一个非门即可。

低位置数信号：

_____________11____*ADQQLD

高位置数信号

____________22______*BCQQLD

高位使能信号

______________________________11*ADQQEP

【电路设计】

通过555输入时钟，低位每计数十位向高位进一（右为低位左为高位），直到高位计数为6时，将所有位重置为零。下图为电路设计图。

【连接电路】

实际连接过程中注意事项：

1. 试验箱“总电源”与“控制电源”要连接起来。

2．千万注意各管脚的对应端。

3. 注意各芯片的接+5V端与接地端。

【Multisim仿真】

按照图1设计电路连线，选择相应的555和74LS161芯片。用译码数码管显示结果。

仿真电路图

【结果分析】

观察数码管显示的数字，从00计数到59自动回到00，然后循环。通过仿真判断设计思路正确，电路连接无误，设计成功。

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数字电子技术 实验报告

数字电子技术 实验报告

Page 1 of 13 实验一 组合逻辑电路设计与分析

1. 实验目的

（1）学会组合逻辑电路的特点；

（2）利用逻辑转换仪对组合逻辑电路进行分析与设计。

2. 实验原理

组合逻辑电路是一种重要的数字逻辑电路：特点是任何时刻的输出仅仅取决于同一时刻输入信号的取值组合。根据电路确定功能，是分析组合逻辑电路的过程，一般按图1-1所示步骤进行分析。

组合逻辑电路逻辑表达式最简表达式真值表确切电路功能图1-1 组合逻辑电路的分析步骤

根据要求求解电路，是设计组合逻辑电路的过程，一般按图1-2所示步骤进行设计。问题提出真值表逻辑表达式化简变换逻辑图图1-2 组合逻辑电路的设计步骤

3. 实验电路及步骤

（1） 利用逻辑转换仪对已知逻辑电路进行分析。

a. 按图1-3所示连接电路。

XLC1A

BU2A74LS04DU2B74LS04DU2C74LS04DU1A74LS136DU1B74LS136DU1C74LS136D

b. 在逻辑转换仪面板上单击由逻辑电路转换为真值表的按钮和由真值表导出简化表达式后，得到如图1-4所示结果。观察真值表，我们发现：当四个输图1-3 待分析的逻辑电路A Page 2 of 13 入变量A,B,C,D中1的个数为奇数时，输出为0，而当四个输入变量A,B,C,D中1的个数为偶数时，输出为1。因此这是一个四位输入信号的奇偶校验电路。

（2） 根据要求利用逻辑转换仪进行逻辑电路的设计。

a. 问题提出：有一火灾报警系统，设有烟感、温感和紫外线三种类型不同的火灾探测器。为了防止误报警，只有当其中有两种或两种以上的探测器发出火灾探测信号时，报警系统才产生报警控制信号，试设计报警控制信号的电路。

b. 在逻辑转换仪面板上根据下列分析出真值表如图1-5所示：由于探测器发出的火灾探测信号也只有两种可能，一种是高电平（1），表示有火灾报警；一种是低电平（0），表示正常无火灾报警。因此，令A、B、C分别表示烟感、温感、紫外线三种探测器的探测输出信号，为报警控制电路的输入、令F为报警控制电路的输出。 图1-4 经分析得到的真值表和表达式 Page 3 of 13

数电集成电路多种计数器综合应用实验的结论及思考

数电集成电路多种计数器综合应用实验的结论及思考

数电集成电路多种计数器综合应用实验的结论及思考

一、引言

数电集成电路是现代电子技术的重要组成部分，而计数器则是其中的重要组件之一。本文将介绍数电集成电路中多种计数器的综合应用实验，并探讨其结论及思考。

二、实验内容

1. 实验目的

本次实验旨在了解多种计数器的基本工作原理，掌握计数器的设计方法及应用技巧，提高对数字电路设计的理解和应用能力。

2. 实验器材

本次实验所需器材如下：

- 74LS160 BCD decade counter

- 74LS161 synchronous 4-bit binary counter

- 74LS163 synchronous 4-bit binary counter - 74LS191 synchronous up/down counter

- 数字示波器

- 函数发生器

- 杜邦线等

3. 实验步骤及结果

（1）BCD decade counter计数器实验

将BCD decade counter连接至数字示波器和函数发生器，并设置函数发生器输出一个方波信号。观察数字示波器上产生的波形，并记录数据。

结果：当函数发生器输出一个频率为1kHz，占空比为50%的方波信号时，数字示波器上显示出一个周期为10ms，频率为100Hz的正弦波信号。

（2）Synchronous 4-bit binary counter计数器实验

将Synchronous 4-bit binary counter连接至数字示波器和函数发生器，并设置函数发生器输出一个方波信号。观察数字示波器上产生的波形，并记录数据。

结果：当函数发生器输出一个频率为1kHz，占空比为50%的方波信号时，数字示波器上显示出一个周期为16ms，频率为62.5Hz的正弦波信号。

（3）Synchronous 4-bit binary counter计数器实验

将Synchronous 4-bit binary counter连接至数字示波器和函数发生器，并设置函数发生器输出一个方波信号。观察数字示波器上产生的波形，并记录数据。

数电例题[1]

数电例题[1]

第四章例题解析

【例1】电路如图4.15所示，试画出Q1和Q2的波形。设两个触发器的初始状态均为“0”。

解答：对JK触发器：J=Q2，K=1，有nnnQQQ1211

对D触发器： nnQDQQD1121,有

有上述两方程画出Q1和Q2的波形图，如图4.16所示。

【例2】图4.17所示触发器电路中，A和B的波形已知，试对应画出Q0～Q3的波形。设各触发器初态为0。

解答：①对图4.17（a）

0010QDQn，且在A的上升沿翻转。因0,110QQRD故时输出端被置为0。 nnnQQDQ10111，且在B的上升沿翻转。

②对图4.17（b）

nnnnQQKQJQ222212，且在A的下降沿翻转。因为0332QQRD，所以时输出端被置为0。

nnnnnQQQKQJQ3233313，且在B的下降沿翻转。

Q0、Q1、Q2、Q3的波形如图4.18所示。

【例3】试画出主从结构RS触发器转换成D、T、T’及JK型触发器的电路。

解答：RS型触发器的特性方程为

01•SRQRSQnn

（1）RSD

D触发器的特性方程为：

nnnDQDQDDQ)1(1

与RS触发器的特性方程比较可得：

S=D DR

根据方程式S=D，DR画出逻辑电路图，如图4.19所示。

（2）RST

T触发器的特性方程为：nnnQTQTQ1

与RS触发器的特性方程比较可得：TRQTSn,

但是当1,1nQT时，出现R=1、S=1，不满足R·S=0的约束条件。故将T触发器的特性方程变换为nnnnnnQQTQTQTQTQ1

与RS触发器的特性方程联解可得：

nnTQRQTS,

根据方程式画出逻辑电路图，如图4.20所示。

（3）RST’

T’触发器的特性方程为：nnnnnQQQQQ1

与RS触发器的特性方程联解可得：nnQRQS,

实验三 使用74161构成十进制计数器

实验三 使用74161构成十进制计数器

实验三 使用74161构成十进制计数器

步骤：

1.将74161芯片插入面包板中。

2.将电源线分别连接到VCC和GND引脚。

3.将四个时钟输入（CLK A、B、C、D）连接到电路中的开关，以便可以手动控制计数器的时钟输入。

4.将复位输入（MR）连接到开关和VCC引脚。

5.将输入线（A、B、C、D）连接到LED灯或开关，以用于观察计数器的输出。

6.将输出线（Q0、Q1、Q2、Q3）连接到LED灯或开关，以用于观察计数器的输出。

7.接通电源，手动控制时钟输入，观察计数器的输出，验证其是否能正确计数。

注：此实验中使用的74161芯片为4位同步计数器。它的工作原理是根据在CLK输入上的脉冲数，对输入线（A、B、C、D）的二进制计数进行计数。通过四个输出线（Q0、Q1、Q2、Q3）输出当前计数器的状态。在MR输入上的脉冲可以用于将计数器复位到初始状态。