实验十一 同步计数器的逻辑功能测试及应用

实验十一计数器74LS161的逻辑功能测试及应用

一、实验目的

1、熟悉集成计数器触的逻辑功能和各控制端作用。

2、掌握集成计数器逻辑功能测试方法。

3、掌握计数器使用方法。

二、实验设备与器件

1、实验设备：DLBS系列数字逻辑实验箱1个，MF47型万用表１台。

2、实验器件：74LS161集成同步计数器×2片，四二输入与非门74LS00×1块。

三、实训器件说明

1、 74LS161集成同步计数器

74LS161是一种同步四位二进制同步加法计数器，计数范围是0～15，具有异步清零、同步置数、保持和二进制加法计数等逻辑功能。图11.1所示为74LS161的管脚图和逻

辑功能示意图。图中CR端是异步清零控制端，当CR=0时，输出Q3Q2Q1Qo全为零，实现异步清除功能。LD是同步置数控制端，当CR=1，LD=0，且CP=CP↑时，输出

Q3Q2Q1Qo=D3D2D1Do,实现同步预置数功能。CTP和CTT是计数控制端，CP是上升沿有效的时钟脉冲输入端，D0～D3是并行数据输入端，Q0～Q3是计数输出端，CO是进位输出端，且进位输出信号CO=CTt=Q3Q2Q1Qo ，它可以用来实现电路的级联扩展。

74LS161的逻辑功能如表6.9所示。表中各控制输入端按优先级从高到低的次序排列，

依次为CR、LD、CTp和CTt，其中CR优先级最高。计数输出Q3为最高位，Qo为最低

位。

输入输出

CR LD CTp CTt CP D3 D2 D1 Do Q3 Q2 Q1 Qo

0 ××××××××0 0 0 0

1 0 ××↑D3 D

2 D1 D0 D

3 D2 D1 D0

1 1 0 ××××××保持

1 1 ×0 ×××××保持

1 1 1 1 ↑××××二进制加法计数

由表6.9可知，74LS161具有以下逻辑功能：

（1）异步清零。当CR=0时，计数器清零，与CP脉冲无关，所以称为异步清零。（2）同步置数。当CR=1，LD=0 ，CP脉冲上升沿到来时，并行输入数据D3—Do被

置入计数器，计数器输出为D3D2D1Do 。由于置数发生在脉冲CP上升沿时段，故称为同步置数。

（3）保持功能。当CR=LD=1，且CTp?CTt=0时，输出Q3Q2Q1Qo=Q3Q2Q1Qo。保持不变。

（4）计数功能。当CR=LD=CTp=CTt=1时，且CP=CP↑时，计数器处于计数状态才开

始加法计数，实现计数功能。随着CP脉冲上升沿的到来，计数器对CP脉冲进行二进制加法计数，每来一个CP脉冲，计数值加“1”。当计数值达到15 时，进位输出CO为“1”。

2、由74LS161同步计数器构成任意（N）进制计数器方法

（1）直接清零法

直接清零法是利用芯片的复位端CR和与非门，将N所对应的输出二进制代码中等于“1”的输出端，通过与非门反馈到集成芯片的复位端CR，使输出回零。

例如，用74LS161芯片构成十进制计数器电路如图11.2所示。

（2）预置数法

预置数法是利用芯片的预置数端LD和预置输入端D3D2D1Do，因74LS161芯片的LD是同步预置数端，所以只能采用N-1值反馈法，其计数过程中不会出现过渡状态。例如图10.3所示的七进制计数器电路。

（3）进位输出置最小数法。

进位输出置最小数法时利用芯片的预置控制端LD 和进位输出端CO ，将CO 端输出经非门送到LD 端，令预置输入端D3D2D1Do 输入最小数M 对应的二进制数，最小数M=24-N 。

例如，九进制计数器N=9，对应最小数M=24-9=7，（7）210)0111( 相应的预置输入端D3D2D1Do=0111，如图10.4所示。

（4）级联法

利用两片74LS161可构成从十七进制到二百五十六进制之间任意进制的计数器。 例如，用两片74LS161构成二十四进制计数器。电路组成如图10.5所示。

四、实训内容与步骤

1、74LS161集成同步计数器功能测试。按图10.6所示接线。然后按以下步骤进行逐项测试。

（1）异步清零。当CR=0时，计数器清零，与CP脉冲无关，所以称为异步清零。

（2）同步置数。当CR=1，LD=0 ，CP脉冲上升沿到来时，并行输入数据D3—Do被置

入计数器，计数器输出为D3D2D1Do 。由于置数发生在脉冲CP上升沿时段，故称为同步置数。

(3)保持功能。当CR=LD=1，且CTp?CTt=0时，输出Q3Q2Q1Qo=Q3Q2Q1Qo。保持不变。

(4)计数功能。当CR=LD=CTp=CTt=1时，且CP=CP↑时，计数器处于计数状态才开始加

法计数，实现计数功能。随着CP脉冲上升沿的到来，计数器对CP脉冲进行二进制加法计数，每来一个CP脉冲，计数值加“1”。当计数值达到15 时，进位输出CO为“1”。

2、用74LS161构成五进制计数器。按图10.6所示接好连线，连续给定CP脉冲，观察输出是否从0000循环到0100.

3、用两片74LS161可构成级联扩展。按图10.5所示接好连线，连续给定CP脉冲，观察输出是否从0000-0000循环到0010-0100.

五、实训总结

1、整理实验内容和各实验数据。

2、总结计数器使用特点。