实验五 集成计数器与移位寄存器

实验四 集成计数器与移位寄存器的设计与应用

一、实验目的① 熟悉中规模集成计数器的逻辑功能及使用方法 ②学习计数器的功能扩展 ③了解集成译码器及显示器的应用 ④掌握用74LS194设计任意模值的扭环计数器的方法

二. 实验仪器及器件①实验设备：数字电路实验箱1台②实验器件：74LS00、74LS161、74LS191、74LS194各1片

三、实验原理① 集成四位同步二进制加法计数器74LS161

74LS161的逻辑功能示意图 74LS161功能表

74LS161的管脚排列

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

CR SM 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

LD SM 1 “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。

② 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

74LS191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？

③移位寄存器74LS194

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。

iii、74LS194的功能表输0 1 × × × × × 0 × × × ×

入× × × × × × × × 0

输0 0

出0

说明 置零

CR M1 M0 CP DSL DSR D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 保 持

11 1

10 0

11 1

×

×1 0

d0

d1

d2

d3

d0 d11 0

d2

d3

并行置数

× ×10 × ×

× × × × × × × ×

Q0 Q1 Q2 右移输入1 Q0 Q1 Q2 右移输入0

11 1

11 0

00 0

×× × CP DSR

× × × × Q1 Q2 Q3× × × × Q1 Q2 Q3 × × × × Q0 Q1 Q2 Q3 CT74LS194 CR D0D1 D2 D3 CR 保 持

10

左移输入1左移输入0

M1 M0 DSL

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构成的顺序脉冲发生器及其波形

74LS194构成的七进制扭环形计数器

74LS194构成的六进制扭环形计数器

请根据移位原理，自行推导其工作过程

移位寄存器的

级联& Q0 Q1 Q2 Q3 M1 CT74LS194(1) DSR CR D0 X D1 D2 X X D3 X M0 DSL O 1 X DSR Q0' Q1' Q2' Q3' M1 CT74LS194(2) CR D0 X D1 D2 X X D3 X M0 DSL O 1 X

CP CR

13进制扭环 计数器及其 状态转换表

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=2×3=6;当X=1时，M1=1,M0=0, 执行左移功能。 n=3,其模值M=2×31=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。

④ 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。 ◎ 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0~ 9十个数字。数码管是一种常用的数字显示器件。 ◎ LED发光二极管也用作计数器状态显示，但读取 状态时不如数码管直观。