1 计数与分频电路实验 存储器和移位寄存器 主要授课内容： 一、移位寄存器(P97 3) 二、计数与分频电路(P88 2、3) 主要授课内容： 二、用74194双向移位寄存器设计一个序列信号发 生器，其输入信号为时钟CP，输出信号为序列码F 实验任务要求是： 1.序列发生器模值M=6： 2.各个码位上的码值为101001; 3.测量时钟信号CP和F的波形 一、介绍74194双向移位寄存器的管脚和功能表 三、用预置法设计一个计数电路实验要求是： ①M=7，并且具有自启动特性；②测试出其各个 输出端波形的时间关系；③测试其自启动特性 一、P97 3 v74LS194是四位双向移位寄存器(《电工电子实验手 册》P92图4－48管脚图，表4－23功能表) v测试时Vcc与GND间接通5V电源（16脚接+5V，8 脚接地）， v作静态测试：M1、M0、D0～D3、RSR、RSL、CR 分 别接实验箱K1~K8，Q3～Q0数据输出端接实验箱逻 辑电平显示中任四个，CP用单脉冲信号按照《 电工电子实验手册》P92表4－23功能表检测其逻辑 功能 测试74LS194的逻辑功能 1、管脚图 注意:左移､ ､右移的说法。
右移：Q0→ Q3（0 to 3的移位）； 左移：Q0← Q3 （3 downto 0的移位） 一、介绍74194双向移位寄存器的管脚和功能表 功能 输入输出 CR M1M0CPSLSRA B C DQAQBQCQD 清除0×××××× × × ×0000 保持1××0××× × × ×保持 送数111↑××a b cdabcd 右移101↑×1× × × ×1QAnQBnQCn 右移101↑×0× × × ×0QAnQBnQCn 左移110↑1×× × × × QBnQCnQDn1 左移110↑0×× × × × QBnQCnQDn0 保持100×××× × × ×保持 当M1M0= 00 时，执行保持操作； 当M1M0= 01 时，执行右移操作； 当M1M0 = 10 时，执行左移操作； 当M1M0 = 11 时，执行并入操作； P97 3：试用74194附加门电路设计101001序列信 号发生器，用实验验证，用示波器双踪观察并记 录时钟和输出波形 解：设计思路：1、根据序列长度确定所使用的位数 取N=6 101001，101001，··· 1 0 1 0 1 0 √ 1 0 0 √ 0 0 1 √ 0 1 1 √ 1 1 0 √ 2、建立状态转移表 0 0 1 1 0 1 1 1 1 3、求解DSR 电路具有自启动性，无关 项000一定要圈成1。
000 得1，进入001 无关项111一定不能圈 111得0，进入110 4、画电路图 1 1 1 5、门电路较为复杂，改用74151实现DSR 6、采用左移DSL 5、预测波形 举例一：通过实验验证下图所示四位环形计 数器的自启动性能,画出完全状态流图 ØØØ1 1 0 ØØØØ 1 1 ØØØ0 0 1 0Ø0Ø 0 0 10110100Q4Q3 Q2Q1 Q 1 n+1 2)优点： 电路结构极为简单,不需要另加译码器电路 3)缺点：为了实现模值M=n的计数器，就要使用n 个FF(触发器)，FF的利用率不高 解：设计思路：1、根据序列长度确定所使用的位数 取N=8 00011101，00011101，··· 0 0 0 0 0 1 0 1 1 √ 1 1 1 1 1 0 1 0 1 举例二：用74194双向移位寄存器设计一个序列信号发 生器，其输入信号为时钟CP，输出信号为序列码F实验 任务要求是：1.序列发生器模值M=8： 2.各个码位上的码值为00011101; 3.测量时钟信号CP和F的波形 0 1 0 1 0 0 √√√√√√ 2、建立状态转移表3、求解DSR 检查自启动:可以自启动 4、画电路图(方法一) （1）用74HC194和门电路实现 （2）用74HC194和74HC151电路实现 v用双踪示波器同时观测CP和F 的波形。
触 发信源应选择F 的通道至少显示F一个 完整的周期 v记录波形时必须注意CP和F波形对应的时 间关系 CP F T 使用数字示波器注意事项 使用数字示波器同时观测两路数字信号时应遵循以下基 本操作规则： v各通道的输入耦合方式置“直流” v两路信号分上、下半屏显示，勿重叠认清各通道的 横坐标位置 v各通道的垂直偏转灵敏度置1V～2V /div v水平偏转灵敏度应调整到最大周期 信号至少能显示一 个完整的周期 v内触发信源应选择显示最大周期 信号的通道必要时 可采用“脉宽”触发方式 v触发电平（LEVEL）标志线应调整到最大周期 信号的 波形上 四：计数与分频电路P88 2、3 Ø74LS161是同步置数，异步清零十六进制（M=16） 计数器，其功能表如下 PT CLK Q3 Q2 Q1 Q0功能 01φφφ 0 0 0 0异步清零 10φφ↑ D B C A同步并入 1111↑0000~11118421计计数 110 1φQn3 Qn2 Qn1 Qn0 保持QCC=QCCn 11φ0φQn3 Qn2 Qn1 Qn0保持QCC= 0 *24 用预置法设计一个模7的计数电路。
实验要求是： ①M=7，并且具有自启动特性； ②测试出其各个输出端波形的时间关系； ③测试其自启动特性 设计举例说明 *25 用74161构成模M计数器的示意图 74LS161 A B C D CP Q3 Q2 Q1 Q0 QCC P T CR 反馈函数 LD 预置数“1” 设计过程: *26 1.置“0”法 同步预置数为全“0”对于同步预置加计数 器，反馈状态为（M－1），本例中反馈状态为7 －1=6，即计数器从“000”计到“0110”反馈函 数LD=Q2Q1 *27 预测波形: 用示波器画输出波形： 用示波器画输出波形： 用示波器画输出波形： *31 2.置最大数法(非8421码) 反馈状态为（M－2），本例中反馈状态为7 －2=5，即计数器从“1111”计到“0101”反馈函 数LD=Q3Q2Q1Q0 *32 预测波形: *33 3.置最小数法(非8421码) 同步预置最小数，最小数=N－M本例中最小 数=16-7=9，即计数器从“1001”计到“1111”可 利用“QCC”经反相后置数电路最简单 *34 预测波形: *35 v以置“0”法为例： v用双踪示波器同时观测、记录CP和QC的波 形。
触发信源应选择QC的通道至少显示 QC一个完整的周期，并注意查验、确认QC 一个的周期的起始位置 v将观测CP的探头依次分别观测、记录QB 、 QA波形 在示波器上QB 、 QA 一个的 周期的起始位置和QC的起始位置相同 v记录波形时必须注意CP、 QC 、 QB 、 QA 各波形的时间关系 调测 2、设计一个分频比N=5的整数分频电路，观察 并记录时钟和输出波形 解：① 搞清分频的概念 首先分频是一个大的概念，它可以用加法 计数器实现，也可以用减法计数器实现但通 常人们习惯于用加法计数器实现分频 本题用置“0‘法设计M=5的加法计数器 则其反馈函数按SM-1状态书写： M – 1=5 –1= 4 =(0100)2; P88 2、3 即： SM-1=（0100）2 预测输出波形： 3、设计一个 “10101”的序列信号发生器，观 察并记录时钟和输出波形 常规的分析方法通常是： ①先分析序列长度，即：序列长度=5； ②再根据序列长度确定计数器的模长，M=5 ③ 选择74151数据选择器实现序列码 设计思路： ① 74161用置“0”法设计一个M=5的加法计数器 ; ② 采用74151芯片，实现“10101”序列码。
设计步骤： 预测输出波形： *42 思考题： 1、用预置法设计M=9的计数电路 同步预置数为全“0”对于同步预置加计数 器，反馈状态为（M－1），本例中反馈状态为9 －1=8，即计数器从“0000”计到“1000”反馈函 数LD=Q3 *43 M=9的输出波形图： *44 2、试用74161和门电路设计循环顺序为0,1,2, 5,6,7,0,1…的模长为6的计数电路要求电路具有 自启动能力，写出设计过程，画出电路原理图 解：1、列出状态转态转 移表 2、在考虑虑自启动动的基础础上写出反馈馈函数 3、写出数据端的数据 D2=D0=1，D3=D1=0 3.示波器的输入耦合方式中直流和交流有什么区别 ？请分别举一个实际应用的例子加以说明 解:直流耦合：信号的交直流成分都能显示；例如： 数字电路中时钟信号的测量 交流耦合：信号的交流成分能正常显示，直流成分 不能显示例如：测量直流稳压电源中的纹波 4.判断题 (1)示波器同时观察M=7计数器的时钟信号cp和进 位信号F时触发源应该选择为F （√） (2) 示波器耦合方式中的DC耦合是指直流耦合， 只有直流分量能够通过示波器显示出来X） 5.示波器在双踪使用时，为了使两个通道的波 形稳定的显示在屏幕上，在什么情况下使用信 号强的信号作为触发同步信号；在什么情况下 使用周期长的信号作为触发同步信号。
答：同频下使用强信号作为同步触发信号；在 不同频率下（整数倍）使用频率低的信号或周 期长的信号作为同步触发信号 6、用示波器显示TTL电平时，其输入耦合方 式选择 DC（直流）(DC（直流）、AC（交流 ）、GND（接地）)；当双踪显示频率相同、 幅度分别为5mv和1V的两个正弦波形时，触 发信源选择幅度为1V 的那一路当频率不 同，但两路波形的频率具有整数倍关系时， 选择周期 长 (长、短)的那一路作触发信源 解：11100010011010，111000 ··· 降去Q3 ： 思考题：试用74194及74151设计产生序列 11100010011010，···要求电路具有自启动性 ↓ 注意：要使电路 具有自启动性， 0000一定要取“1”， 才能使0000→0001 1111一定要取“0”， 才能使1111→1110 。