实验五-计数器及其应用,实验五计数器及其应用实验报告

("实验五计数器及其应用计数器是触发器构成的时序逻辑电路，与显示译码器和数码管相配合，可实现数字显示的功能。也可以根据不同需要，构成任意进制计数器。本实验中就需要构成10进制，24进制，以及任意进制计数器。要构成这些进制的计数器，就要了解计数器芯片的功能。实验中所使用的是74LS90计数器芯片，其在实验台上的位置如图所示。首先我们要了解74LS90的管脚图。首先，74LS90的电源端和GND端与其它DIP14芯片不同，不是14脚电源7脚地，而是5脚电源10脚地。这点同学们务必注意。74LS90内部有两个计数器，分别为二进制计数器Q0，以及五进制计数器Q1~Q3。每个计数器都有各自的时钟脉冲输入，其中二进制计数器的时钟脉冲输入为CP1，五进制计数器的时钟脉冲输入为CP2。同时芯片还有置0和置9的功能。当R01和R02管脚同时为高电平的时候，两个计数器同时置0。此功能和触发器的Rd'一样，是瞬间生效，不受时钟脉冲的控制。而R91和R92同时为高电平的时候，二进制计数器置1，五进制计数器置4。这时候Q3~Q0为1001，即为十进制的9，即置9端。使用74LS90计数器构成十进制计数器构成十进制计数器是74LS90芯片使用的基础。74LS90叫做二-五-十进制计数器，是因为芯片内部有一个二进制计数器，和一个五进制计数器，并且这两个计数器都受到R01，R02，R91，R92端的控制，其原理可由下图表示。74LS90原理图将这两个计数器配合使用，即可构成十进制计数器，就需要将二进制的输出Q0连到五进制的时钟脉冲CP2上，同时十进制计数器既不需要清零，也不需要置9，因此R01，R02，R91，和R92全部接低电平。最后将Q0~Q3接到数码管相应的A~D端子上，CP1接到连续脉冲输出上，即完成了十进制计数器，当然也不能忘记连接芯片的电源和GND。关于这部分实验仪器的使用，请参阅【数字电子技术实验】数字电子技术实验设备介绍。使用74LS90计数器构成24进制计数器当使用74LS90构成24进制计数器的时候，首先由于24大于10小于100，因此需要两片74LS90芯片，或者直观地说，24有两位数，所以当然要使用两片计数器芯片。我们可以按照用74LS90的二进制计数器和五进制计数器的构想，将个位十进制芯片的Q3作为十位十进制芯片的CP1。但这样只能构成100进制计数器，要构成24进制计数器，则需要使用异步置零法。所谓异步置零法，就是计数器达到一个状态后，计数器立即置零，不受时钟脉冲控制，因此这个状态就成为了只能瞬间存在的，几乎可以认为不存在的状态。因此，24进制计数器只需当十位为2且个位为4的时候，将两个计数器都清零即可。而刚才讲到的74LS90计数器的R01和R02端正是实现了这样的功能。由于只有R01和R02同时为高电平时计数器清零，所以对于两位计数器来说，只需将十位对应的“1”连到R01，个位对应的“1”连到R02即可。而2和4的二进制数分别为0010和0100，都只有一个1，不需要使用逻辑“与”的关系。因此只需将十位的Q1连到两个计数器的R01，个位的Q2连到两个计数器的R02，再连接其余的数码管连线，即完成了24进制计数器。如图所示（为了美观，Q0~Q3没有按照A~D的顺序画出）。如果连接正确，数码管应按照00~23的顺序循环闪烁，因为是24进制，所以不会出现24，正如秒钟到分钟是60进制，而没有60秒一样。24进制计数器的实验现象使用74LS90计数器构成任意进制计数器实验内容3是由同学们按照自己的学号的后两位（如果十位是0，则以1代替），自行设计对应对应进制的计数器。跟上面24进制计数器的方法类似。这里首先需要明确0~9这10个数字对应的二进制数各有几个“1”。没有1→0【0000】有一个1→1【0001】，2【0010】，4【0100】，8【1000】有两个1→3【0011】，5【0101】，6【0110】，9【1001】有三个1→7【0111】将两位数字对应的“1”的个数相加。那么如果一共有一个“1”，只需R01和R02都连到这个“1”即可；两个“1”的方法同24进制计数器。如果是三个“1”，则需要先对其中两个“1”使用逻辑“与”的方法，即实验一【数字电子技术实验】实验一组合逻辑电路的设计与测试中用两个与非门构成与门的方法来实现，再将与门的输出连接一个清零端，剩下的一个“1”连到另一个清零端。如果有四个“1”，则分别进行“与”的逻辑运算，分别接在两个清零端上。如果有五个“1”，只有37，57，67，73，75，76，79，97这几种情况才会遇到,则需要使用六个逻辑门，即两片74LS00芯片，其中四个与非门来实现三个“1”的与，再用另一个芯片实现剩下两个“1”的与。也可以使用四输入与非门芯片74LS20，将一个逻辑门输入全接对应的“1”，一下处理四个“1”，剩下的一个“1”可使用双输入与非门74LS00处理，也可以接到四输入与非门74LS20的另一个门，剩下的空端连接高电平。这样做，方法可更简单一些。有六个1……仅限于77这一种情况，最好直接使用74LS20四输入与非门芯片，三个1分别连在两个与非门上，空位用高电平连接，然后74LS20的两个输出分别连接R01和R02。",)