基础B第9次课(计数与分频电路)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,电工电子基础实验,第九次课,实验提示,1,P194 1,、,2,2,P177-3,计数与分频电路,1,一、计数器与分频电,路的简介,计数器是数字系统中一种用得最多的时序逻辑部件，他的基本功能是记录输入脉冲的个数，可用于分频、定时、产生顺序脉冲和序列码以及数值运算等。,分频器是加法计数器和减法计数器的统称。,2,11/29/2024,3,74LS161,是同步置数，异步清零十六进制（,M=16,）计数器，其功能表 如下,P,T,CLK,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,功能,0,1,0 0 0 0,异步清零,1,0,D,B,C,A,同步并入,1,1,1,1,00001111,8421,计数,1,1,0,1,Q,n,3,Q,n,2,Q,n,1,Q,n,0,保持,Q,CC,=,Q,CC,n,1,1,0,Q,n,3,Q,n,2,Q,n,1,Q,n,0,保持,Q,CC,=0,3,P194-1,74LS161,是同步置数，异步清零十六进制（,M=16,），其管脚图和功能表参见,电工电子实验手册,P91,用模,N,的计数器构成模,M,的计数器,(,N,M,),，一般采用同步置数的方法。可采用置最小数法、置“,0”,法和置最大数法。基本思想是使计数器从预置状态开始计数，当计到满足模值为,M,的终止状态时产生置数控制信号，下一,CP,周期进行置数，重复计数过程，从而实现模,M,的计数。,用,74LS161,设计,M,7,的计数器，测试并记录,CP,、,Q,A,、,Q,B,、,Q,C,、,Q,D,各点波形。,4,11/29/2024,5,用,74161,构成模,M,计数器的示意图,74LS161,A B C D,CP,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,Q,CC,P T C,R,反馈函数,LD,预置数,“1”,P194-1-,设计过程,:,5,11/29/2024,6,1.,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,L,D,=Q,2,Q,1,6,11/29/2024,7,预测波形,:,7,用示波器画输出波形：,8,用示波器画输出波形：,9,用示波器画输出波形：,10,11/29/2024,11,2.,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,L,D,=Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,11,11/29/2024,12,预测波形,:,12,11/29/2024,13,3,.,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,“,Q,CC,”,经反相后置数。电路最简单。,13,11/29/2024,14,预测波形,:,14,11/29/2024,15,以置“,0”,法为例：,用双踪示波器同时观测、记录,CP,和,Q,C,的波形。触发信源应选择,Q,C,的通道。至少显示,Q,C,一个完整的周期，并注意查验、确认,Q,C,一个的周期的起始位置。,将观测,CP,的探头依次分别观测、记录,Q,B,、,Q,A,波形。在示波器上,Q,B,、,Q,A,一个的周期的起始位置和,Q,C,的起始位置相同。,记录波形时必须注意,CP,、,Q,C,、,Q,B,、,Q,A,各波形的时间关系。,P194-1-,调测,15,2,、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：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。,根据,M=7,计数器的分析设计，本题也就是用置“,0,法设计,M=5,的加法计数器。则其反馈函数按,S,M,-1,状态书写：,M 1=5 1=6=(0100),2,;,二、,P194-2,16,即：,S,M,-1=,（,0100,）,2,。,17,预测输出波形：,18,例：试用,MUX,产生,1110010,序列信号，用示波器双踪观察并记录时钟和序列信号波形。,设计思路：计数器,+,数据选择器,设计分析：,分析序列码码长,M=7,；,确定计数器的模长,M=7,；,列真值表,三、,P176-3,19,求解,L,D,=Q,2,Q,1,20,画波形,21,示波器画波形：,Ch2,作为触发源,22,擦出多余的波形，获得最终的输出波形：,23,11/29/2024,24,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,L,D,=Q,3,24,11/29/2024,25,M=9,的输出波形图：,25,11/29/2024,26,2,、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,、列出状态转移表,2,、在考虑自启动的基础上写出反馈函数,3,、写出数据端的数据,D,2,=D,0,=1,，,D,3,=D,1,=0,26,3,、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：,先分析序列长度，即：序列长度,=5,；,再根据序列长度确定计数器的模长，,M=5,。,选择,74151,数据选择器实现序列码。,设计思路：,74161,用置,“,0,”,法设计一个,M=5,的加法计数器,;,采用,74151,芯片，实现,“,10101,”,序列码。,27,设计步骤：,28,预测输出波形：,29,4.,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。,5.,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,）,30,6.,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。,31,7,、,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。,32,8.,如图,1,所示电路，用,TY-360,型万用表的直流电压档测量,V,R2,，仅考虑测量仪表内阻对被电路的影响时请计算：（列出计算过程）。,用,50V,直流电压档测得的电压读数,V,R2,=,4.55,V,。,用,10V,直流电压档测得的电压读数,V,R2,=,3.33,V,。,解,:TY-360,型万用表的直流,电压档的等效电阻为：,20K,/V(0.1,50V,档,),万用表的等效电阻,R=20K,50V=1000K,VR2=10(200+200/1000)(200/1000)4.55V,万用表的等效电阻,R=20K,10V=200K,VR2=10(200+200/200)(200/200)3.33V,33,3-2,、装配和调测,CP,脉冲取实验箱上,8kHz,矩形波。,先装调,M=7,（,000110,）的计数器，并用示波器检测,Q,A,、,Q,B,、,Q,C,波型是否正确。然后连接,数据选择器，,用示波器观测和记录,CP,和,序列信号的波形。,安装时勿漏接集成电路的电源和,GND,脚，勿漏接各控制脚。,34,11/29/2024,35,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：,各通道的输入耦合方式置“直流”,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。,各通道的垂直偏转灵敏度置,1V,2V/div,。,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。,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。,触发电平（,LEVEL,）标志线应调整到最大周期,信号的波形上。,35,