【正文】 圖101 四位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器2．中規(guī)模十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS192是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，具有雙時(shí)鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列及邏輯符號(hào)如圖102所示。1．用D觸發(fā)器構(gòu)成異步二進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器圖101是用四只D觸發(fā)器構(gòu)成的四位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器，它的連接特點(diǎn)是將每只D觸發(fā)器接成T，觸發(fā)器，再由低位觸發(fā)器的Q端和高一位的CP端相連接。目前，無論是TTL還是CMOS集成電路，都有品種較齊全的中規(guī)模集成計(jì)數(shù)電路。根據(jù)計(jì)數(shù)的增減趨勢(shì)，又分為加法、減法和可逆計(jì)數(shù)器。按構(gòu)成計(jì)數(shù)器中的各觸發(fā)器是否使用一個(gè)時(shí)鐘脈沖源來分，有同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器。4．利用普通的機(jī)械開關(guān)組成的數(shù)據(jù)開關(guān)所產(chǎn)生的信號(hào)是否可作為觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖信號(hào)？為什么？是否可以用作觸發(fā)器的其它輸入端的信號(hào)？又是為什么？實(shí)驗(yàn)十 計(jì)數(shù)器及其應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．學(xué)習(xí)用集成觸發(fā)器構(gòu)成計(jì)數(shù)器的方法2．掌握中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器的使用方法及功能測(cè)試方法3．運(yùn)用集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成1/N分頻器二、實(shí)驗(yàn)原理計(jì)數(shù)器是一個(gè)用以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能的時(shí)序部件，它不僅可用來計(jì)脈沖數(shù)，還常用作數(shù)字系統(tǒng)的定時(shí)、分頻和執(zhí)行數(shù)字運(yùn)算以及其它特定的邏輯功能。2．總結(jié)觀察到的波形，說明觸發(fā)器的觸發(fā)方式。圖97 由雙JK觸發(fā)器組成的單發(fā)脈沖發(fā)生器五、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求1．復(fù)習(xí)有關(guān)觸發(fā)器內(nèi)容2．列出各觸發(fā)器功能測(cè)試表格3．按實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四(4)，四(5)的要求設(shè)計(jì)線路，擬定實(shí)驗(yàn)方案。試問：能實(shí)現(xiàn)單發(fā)脈沖輸出的原理是什么？并請(qǐng)擬定實(shí)驗(yàn)觀察方案。只要手控脈沖送出一個(gè)脈沖（高電平一次或低電平一次）。表96DCPQn+1Qn =0Qn =100→11→010→11→05．單發(fā)脈沖發(fā)生器用74LS74型雙D觸發(fā)器，設(shè)計(jì)一個(gè)單發(fā)脈沖發(fā)生器的實(shí)驗(yàn)線路。4．設(shè)計(jì)一個(gè)乒乓球練習(xí)電路并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)電路功能要求：模擬二名運(yùn)動(dòng)員在練球時(shí)，乒乓球能往返運(yùn)轉(zhuǎn)。（3）將D觸發(fā)器的Q端與D端相連接，構(gòu)成T，觸發(fā)器。3．測(cè)試雙D觸發(fā)器74LS74的邏輯功能（1）測(cè)試RD、SD的復(fù)位、置位功能測(cè)試方法同實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1），自擬表格記錄。在CP端輸入1HZ連續(xù)脈沖，用實(shí)驗(yàn)箱上的邏輯筆觀察Q端的變化。（2）測(cè)試JK觸發(fā)器的邏輯功能按表95的要求改變J、K、CP端狀態(tài)，觀察Q、Q狀態(tài)變化，觀察觸發(fā)器狀態(tài)更新是否發(fā)生在CP脈沖的下降沿（即CP由1→0），記錄之。要求改變RD，SD（J、K、CP處于任意狀態(tài)），并在RD =0（SD=1）或SD=0（RD=1）作用期間任意改變J、K及CP的狀態(tài)，觀察Q、Q狀態(tài)。圖95 D轉(zhuǎn)成T， 圖96 JK轉(zhuǎn)成D三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件1．+5V直流電源 2．雙蹤示波器3．連續(xù)脈沖源 4．單次脈沖源5．邏輯電平開關(guān) 6．01指示器7．74LS112（或CC4027） 74LS00（或CC4011） 74LS74（或CC4013）四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．測(cè)試基本RS觸發(fā)器的邏輯功能按圖91，用兩個(gè)與非門組成基本RS觸發(fā)器，輸入端R，S接邏輯開關(guān)的輸出插口，輸出端Q、Q接邏輯電平顯示輸入插口，按表94的要求測(cè)試，記錄之。如圖95所示。在T，觸發(fā)器的CP端每來一個(gè)CP脈沖信號(hào)，觸發(fā)器的狀態(tài)就翻轉(zhuǎn)一次，故稱之為反轉(zhuǎn)觸發(fā)器，廣泛用于計(jì)數(shù)電路中。圖93 74LS74引腳排列及邏輯符號(hào)由功能表可見，當(dāng)T=0時(shí)，時(shí)鐘脈沖作用后，其狀態(tài)保持不變；當(dāng)T=1時(shí)，時(shí)鐘脈沖作用后，觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。例如將JK觸發(fā)器的J、K兩端連在一起，并認(rèn)它為T端，就得到所需的T觸發(fā)器。表91輸 入輸 出SDRDCPJKQn+1Qn+10110100100φφ11↓00QnQn11↓101011↓010111↓11QnQn11↑QnQn注：——任意態(tài)；↓——高到低電平跳變Qn（Qn）——現(xiàn)態(tài)；Qn+1（Qn+1）——次態(tài)φ——不定態(tài)4． 觸發(fā)器之間的相互轉(zhuǎn)換 表92 表93 輸 入輸 出SDRDCPDQn+1Qn+10110100100φφ11↑11011↑00111↓QnQn輸 入輸 出RDSDCPTQn+101010111↓0Qn11↓1Qn在集成觸發(fā)器的產(chǎn)品中，每一種觸發(fā)器都有自己固定的邏輯功能。圖93為雙D74LS74的引腳排列和邏輯符號(hào)。有很多種型號(hào)可供各種用途的需要而選用。CC4027是CMOS雙JK觸發(fā)器，其功能與74LS112相同，但采用上升沿觸發(fā)，R、S端為高電平有效。后沿觸發(fā)JK觸發(fā)器的功能表如表91所示。Q 與Q 為兩個(gè)互補(bǔ)輸出端。引腳功能及邏輯符號(hào)如圖92所示。 圖91 基本RS觸發(fā)器2．JK觸發(fā)器在輸入信號(hào)為雙端的情況下，JK觸發(fā)器是功能完善、使用靈活和通用性較強(qiáng)的一種觸發(fā)器。通常稱S為置“1”端，因?yàn)镾=0時(shí)觸發(fā)器被置“1”；R為置“0”端，因?yàn)镽=0時(shí)觸發(fā)器被置“0”，當(dāng)S=R=1時(shí)狀態(tài)保持。1．基本RS觸發(fā)器圖91為由兩個(gè)與非門交叉耦合構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器，它是無時(shí)鐘控制低電平直接觸發(fā)的觸發(fā)器。3． 熟悉觸發(fā)器之間相互轉(zhuǎn)換的方法。實(shí)驗(yàn)九 觸發(fā)器及其應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?． 掌握基本RS、JK、D和T觸發(fā)器的邏輯功能。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1．畫出實(shí)驗(yàn)線路，把觀察到的波形畫在坐標(biāo)紙上，并標(biāo)上對(duì)應(yīng)的地址碼。五、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求1． 復(fù)習(xí)有關(guān)譯碼器和分配器的原理。4．用兩片74LS138組合成一個(gè)四線—十六線譯碼器，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。3．用74LS138構(gòu)成時(shí)序脈沖分配器參照?qǐng)D82和實(shí)驗(yàn)原理說明，時(shí)鐘脈沖CP頻率約為10KHZ，要求分配器輸出端YO～Y7的信號(hào)與CP輸入信號(hào)同相。將實(shí)驗(yàn)箱中的四組撥碼開關(guān)的輸出Ai、Bi、Ci、Di分別接至4組顯示譯碼/驅(qū)動(dòng)器CC4511的對(duì)應(yīng)輸入口，LE、BI、LT接至三個(gè)邏輯開關(guān)的輸出插口，接上+5V顯示器的電源，然后按功能表輸入的要求撥動(dòng)四個(gè)數(shù)碼的增減鍵（“+”與“－”鍵）和操作三個(gè)開關(guān)，觀測(cè)碼盤上的四位數(shù)與LED數(shù)碼管顯示的對(duì)應(yīng)數(shù)字是否一致，及譯碼顯示是否正常。CC4511與LED數(shù)碼管的連接如圖88所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)，只要接通+5V電源和將十進(jìn)制數(shù)的BCD碼接至譯碼器的相應(yīng)輸入端A、B、C、D即可顯示0～9數(shù)字。表82為CC4511功能表。其中A、B、C、D——BCD碼輸入端a、b、c、d、e、f、g——譯碼輸出端，輸出“1”有效，用來驅(qū)動(dòng)共陰極LED數(shù)碼管。圖87為CC4511引腳圖 圖87 CC4511引腳排列CC4511內(nèi)接有上拉電阻，故只需在輸出端與數(shù)碼管筆段之間串入限流電阻即可工作。b．BCD碼七段譯碼驅(qū)動(dòng)器此類譯碼器型號(hào)有74LS47（共陽(yáng)），74LS48（共陰），CC4511（共陰）等，本實(shí)驗(yàn)系采用CC4511 BCD 碼鎖存/七段譯碼/驅(qū)動(dòng)器。小型數(shù)碼管（）每段發(fā)光二極管的正向壓降，隨顯示光（通常為紅、綠、黃、橙色）的顏色不同略有差別，通常約為2～，每個(gè)發(fā)光二極管的點(diǎn)亮電流在5～10mA。（a）共陰連接（“1”電平驅(qū)動(dòng)） （b）共陽(yáng)連接（“0”電平驅(qū)動(dòng)） （c）符號(hào)及引腳功能 圖86LED數(shù)碼管（3）數(shù)碼顯示譯碼器a．七段發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管LED數(shù)碼管是目前最常用的數(shù)字顯示器，圖86（a）、（b）為共陰管和共陽(yáng)管的電路，（c）為兩種不同出線形式的引出腳功能圖。但若用A2A1AO作地址輸入端，YY9閑置不用，A3可以作為使能端使用，此時(shí)的CC4028變成3/8譯碼器，A3的選通功能與74LS138的SS3相同，為低電平使能。其中A3A2A1AO是地址輸入端，YO～Y9是譯碼輸出端，由邏輯圖可知，CC4028的輸出能拒絕偽碼，當(dāng)輸入為1010～1111時(shí)，所有輸出全為1。圖82 作數(shù)據(jù)分配器 圖83 實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)二進(jìn)制譯碼還能方便地實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)，如圖83所示，實(shí)現(xiàn)的邏輯函數(shù)是Z=ABC+ABC+ABC+ABC利用使能端能方便地將兩個(gè)3/8譯碼器組合成一個(gè)4/16譯碼器，如圖84所示。根據(jù)輸入地址的不同組合譯出唯一地址，故可用作地址譯碼器。若在S1輸入端輸入數(shù)據(jù)信息，S2=S3=0，地址碼所對(duì)應(yīng)的輸出是S1數(shù)據(jù)信息的反碼；若從S2輸入端輸入數(shù)據(jù)信息，令S1=1，S3=0地址碼所對(duì)應(yīng)的輸出就是S2端數(shù)據(jù)信息的原碼。表81輸 入輸 出S1S2+S3A2A1AOYOY1Y2Y3Y4Y5Y6Y710000011111111000110111111100101101111110011111011111010011110111101011111101110110111111011011111111110011111111111111111二進(jìn)制譯碼實(shí)際上也是負(fù)脈沖輸出的脈沖分配器。表81為74LS138功能表，當(dāng)S1=1，S2+S3=0時(shí)，器件使能，地址碼所指定的輸出端有信號(hào)（為0）輸出，其它所有輸出端均無信號(hào)（全為1）輸出。以3線8線譯碼器74LS138為例進(jìn)行分析，圖81（a）、（b）分別為其邏輯圖及引腳排列。若有n個(gè)輸入變量，則有2n個(gè)不同的組合狀態(tài)，就有2n個(gè)輸出端供其使用。前者又分為變量譯碼器和代碼變換譯碼器。不同的功能可選用不同種類的譯碼器。它的作用是把給定的代碼進(jìn)行“翻譯”，變成相應(yīng)的狀態(tài)，使輸出通道中相應(yīng)的一路有信號(hào)輸出。實(shí)驗(yàn)八 譯碼器及其應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．掌握中規(guī)模集成譯碼器的邏輯功能和使用方法。3．組合電路設(shè)計(jì)體會(huì)。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1．列出實(shí)驗(yàn)任務(wù)的設(shè)計(jì)過程，畫出設(shè)計(jì)的電路圖。3．設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)兩個(gè)兩位無符號(hào)的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行比較的電路；根據(jù)第一個(gè)數(shù)字是否大于、等于、小于第二個(gè)數(shù)，使相應(yīng)的三個(gè)輸出端中的一個(gè)輸出為“1”。要求使用最少的與非門來實(shí)現(xiàn)，檢測(cè)并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2．設(shè)計(jì)一個(gè)保險(xiǎn)箱的數(shù)字代碼鎖，該鎖有規(guī)定的4位代碼A、B、C、D的輸入端和一個(gè)開箱時(shí)鑰匙孔信號(hào)E的輸入端，鎖的代碼由實(shí)驗(yàn)者自編（例如1001）。圖71 表決電路邏輯圖三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件1．+5V直流電源 2．邏輯電平開關(guān)3．01指示器 3．直流數(shù)字電壓表5．繼電器 6．蜂鳴器7．CC4011（或74LS00） CC4013（或74LS20）四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．設(shè)計(jì)一個(gè)四人無棄權(quán)表決電路（多數(shù)贊成則提案通過）本設(shè)計(jì)要求采用四2輸入與非門實(shí)現(xiàn)。ACDZ=ABC+BCD+ACD+ABD=ABC設(shè)計(jì)步驟：根據(jù)題意列出真值表如表71所示，再填入卡諾圖表72中。2．組合邏輯電路設(shè)計(jì)舉例用“與非”門設(shè)計(jì)一個(gè)表決電路。（3）根據(jù)邏輯表達(dá)式，畫出邏輯圖，用標(biāo)準(zhǔn)器件構(gòu)成電路。設(shè)計(jì)組合電路的一般步驟是（1）根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，列出真值表。2． 對(duì)險(xiǎn)象進(jìn)行討論。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1．整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、圖表，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析討論。2．復(fù)習(xí)用與非門和異或門等構(gòu)成半加器、全加器的工作原理。并用添加校正項(xiàng)方法消除險(xiǎn)象。（3）進(jìn)行邏輯功能測(cè)試，將結(jié)果填入自擬表格中，判斷測(cè)試是否正確。（1）畫出用上述門電路實(shí)現(xiàn)的全加器邏輯電路。Di1+AiAiBiDi1DiGi000010100110001011101