实验七 数模转换及计数器的应用
(数字电子技术)第7章数模与模数转换
第7章 数/模与模/数转换
7.1 概述 7.2 数/模转换 7.3 模/数转换 7.4 本章小结 7.5 例题精选 7.6 自我检测题
第7章 数/模与模/数转换
7.1 概 述
随着以数字计算机为代表的各种数字系统的广泛普及和 应用，模拟信号和数字信号的转换已成为电子技术中不可或 缺的重要组成部分。数/模转换指的是把数字信号转换成相 应的模拟信号，简称D/A转换，同时将实现该转换的电路称 为D/A转换器，简称DAC；模/数转换指的是把模拟信号转 换为数字信号，简称A/D转换，并将实现该转换的电路称为 A/D转换器，简称ADC。
当Rf=R时
uo＝
uR 2n
n-1
di zi
i＝ 0
由上式可以看出，此电路完成了从数字量到模拟量的转 换，并且输出模拟电压正比于数字量的输入。
第7章 数/模与模/数转换
2. 集成DAC电路AD7524 AD7524(CB7520)是采用倒T型电阻网络的8位并行D／A 转换器，功耗为20 mW，供电电压UDD为5～15 V。 AD7524典型实用电路如图7.2.5所示。
第7章 数/模与模/数转换
7.3.4 常见的ADC电路
1. 逐次逼近型ADC 逐次逼近型ADC是按串行方式工作的，即转换器输出 的各位数码是逐位形成的。图7.3.6为原理框图，该电路由电 压比较器、逻辑控制器、D/A转换器、逐次逼近寄存器等组 成。
第7章 数/模与模/数转换
图 7.3.6 பைடு நூலகம்次逼近型ADC原理图
第7章 数/模与模/数转换
(2) 四舍五入法：取最小量化单位Δ＝2Um/(2n－1－1)， 量化时将0～Δ/2之间的模拟电压归并到0·Δ，把Δ/2～3·Δ/2之 间的模拟电压归并到1·Δ，依此类推，最大量化误差为Δ/2。 例如，需要把0～+1 V之间的模拟电压信号转换为3位二进制 代码，这时可取Δ＝(2/15)V，那么0～(1/15)V之间的电压就 归并到0·Δ，用二进制数000表示；数值在(1/15)～(3/15)V之 间的电压归并到1·Δ，用二进制数001表示，并依此类推，如 图7.3.5(b)
数电实验报告：计数器及其应用
数电实验报告：计数器及其应用数字电子技术实验报告实验四：计数器及其应用一、实验目的：1、熟悉常用中规模计数器的逻辑功能。
2、掌握二进制计数器和十进制计数器的工作原理和使用方法。
二、实验设备：1、数字电路实验箱；2、74LS90。
三、实验原理：1、计数是一种最简单基本运算，计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时具有分频功能。
计数器按计数进制分有：二进制计数器，十进制计数器和任意进制计数器；按计数单元中触发器所接收计数脉冲和翻转顺序分有：异步计数器，同步计数器；按计数功能分有：加法计数器，减法计数器，可逆（双向）计数器等。
2、74LS90是一块二-五-十进制异步计数器，外形为双列直插，NC表示空脚，不接线，它由四个主从JK触发器和一些附加门电路组成，其中一个触发器构成一位二进制计数器；另三个触发器构成异步五进制计数器。
在74LS90计数器电路中，设有专用置“0”端R0（1），R0（2）和置“9”端S9（1）S9（2）。
其中前两个为异步清0端，后两个为异步置9端。
CP1, CP2为两个时钟输入端；Q0 ~Q3为计数输出端。
当R1=R2=S1=S2=0时，时钟从CP1引入，Q0输出为二进制；从CP2引入，Q3输出为五进制。
时钟从CP1引入，二Q0接CP1,则Q3Q2Q1Q0输出为十进制（8421码）；时钟从CP2引入，而Q3接CP1，则Q0Q3Q2Q1输出为十进制（5421码）。
四、实验原理图及实验结果：1、实现0～9十进制计数。
1）实验原理图如下：（函数信号发生器：5V 3Hz 偏移2.5V方波）2）实验结果：解码器上依次显示0~9十个数字。
2、实现六进制计数。
1）实验原理图如下：（函数信号发生器：5V 3Hz 偏移2.5V方波）2）实验结果：解码器上依次显示0~5六个数字。
3、实现0、2、4、6、8、1、3、5、7、9计数。
1）实验原理图如下：（函数信号发生器：5V 3Hz 偏移2.5V方波）2）实验结果：解码器上依次显示0、2、4、6、8、1、3、5、7、9十个数字。
模数、数模转换及其应用论文
模数、数模转换及其应用摘要：随着电子技术的迅速发展以及计算机在自动检测和自动控制系统中的广泛应用，利用电子系统处理模拟信号的情况变得更加普遍。
数字电子计算机所处理的都是不连续的数字信号，而实际遇到的大都是连续的模拟量，模拟量经过传感器转换成电信号的模拟量后，需经过模/数转换变成数字信号后才可输入到数字系统中进行处理和控制。
同时，往往还要求将处理后得到的数字信号再经过数/模转换成相应的模拟信号，作为最后的输出。
模数、数模转换建立在各种转换电路的基础上，并且不断改进模数、数模转换器的转换精度与转换速度。
模数、数模转换技术在工业中有着重要的应用。
关键字：电子系统模数转换器数模转换器转换技术的应用Digital to analog、digital to analog conversion and its application Abstract: With the rapid development of electronic technology and computer in the automatic detection and automatic control system in the broad application, the use of electronic system for processing analog signal conditions become more common. Digital electronic computer processing are not continuous digital signal, but actually encountered mostly continuous analog, analog quantity sensor is converted into electrical signals by analog, after A / D conversion into digital signal can be input to a digital system for processing and control. At the same time, also often seek treatment received digital signals through D / A conversion into a corresponding analog signal, as the final output. ADC, DAC based on conversion circuit based on continuous improvement, and module, digital to analog converter conversion precision and conversion rate. ADC，DAC technology in industry has important applications.Key words: electronic system；analog to digital converter；digital to analog converter；conversion technology application１引言作为把模拟电量转换成数字量或数字量转换成模拟电量输出的接口电路，转换器是现实世界中模拟信号通向数字信号的桥梁，是电子技术发展的关键和瓶颈所在。
第7章 模数转换及数模转换
一个完整的微机闭环实时控制系统示意图
COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY
zhaohw@
2
7.2 传感器
• A/D转换器是将模拟的电信号转换成数字信号。所以将物理量 转换成数字量之前，必须先将物理量转换成电模拟量。传感 器是把非电量的模拟量（如温度、压力、流量等）转换成电 压或电流信号。 • 因此，传感器一般是指能够进行非电量和电量之间转换的敏 感元件。传感器的精度直接影响整个系统的精度，如果传感 器误差较大，则测量电路、放大电路以及A/D转换电路和微机 的处理都会受到影响。 • 物理量的多样性使得传感器的种类繁多，下面对几种常用的 传感器作以简单的介绍。
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15
1．DAC 0832主要特性 ． 主要特性
• • • • • • • • • • 8位分辨率， 电流型输出， 外接参考电压-10V～+10V， 可采用双缓冲、单缓冲或直接输入三种工作方式， 单电源+5V～+15V， 电流建立时间1µs， R-2R T型解码网络， 线性误差0.2%FS（FS为满量程）， 非线性误差0.4%FS， 数字输入与TTL兼容。
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3
1．温度传感器 ．
• 热电偶是一种大量使用的温度传感器，它是利用热电势效应 来工作的，室温下的典型输出电压为毫伏数量级。温度测量 范围与热电偶的材料有关，常用的有镍铝-镍硅热电偶和铂铑铂热电偶。热电偶的热电势-温度曲线一般是非线性的，需要 采取措施进行非线性校正。 • 另一种温度传感器为热敏电阻，它是一种半导体新型感温元 件，具有负的电阻温度系数，当温度升高时，其电阻值减小， 在使用热敏电阻作为温度传感器时，将温度的变化反映在电 阻值的变化中，从而改变电压或电流值。
数字电子实验-实验七-计数器及其应用
2、用74LS161和逻辑门实现一种十二进制加法
计数器，要求用置数法。
置数法
Q3Q2Q1Q0=1011
&
1
Q0 Q1 Q2 Q3
P
QCC
T
74LS161 LD
CP
C
Q3Q2Q1Q0=0000
74LS161 构成十二进制计数器
LD Q3Q1Q0
四、试验原理
2、用74LS161和逻辑门实现一种十二进制加法 计数器，要求用置数法。
在试验箱上安装电路，检验试验电路接线 无误之后打开试验箱电源，测试设计计数器旳 功能。
四、试验原理
3、试用两片74LS161构成二十四进制加法计数器， 要求用复位法。
首先，利用一片74LS161复位法实现不大于十 六进制计数器旳试验原理如下页所示。
试验七 计数器及其应用
一、试验目旳
1、熟悉集成计数器旳功能。 2、掌握二进制计数器和十进制计数器旳工作原理和使 用措施。 3、掌握任意进制计数器旳设计措施。
二、试验要求
1、测试计数器74LS161旳功能 2、用74LS161和逻辑门实现一种十二进制加法计数器 3、用两片74LS161构成二十四进制加法计数器
四、试验原理
74LS161复位法实现十二进制计数器
➢器使Q3QC2rQ1QQ0=30Q0200，。当实计现到了Q十3Q二2Q进1Q制0=计1数10。0，计数
无CP 0000 0001 0010 0011 0100 0101
1100
瞬 CP 1011 1010 1001 1000 0111 0110 时
输
入
Cr LD P T CP D0 D1 D2 D3
L × ×× × ×× × × H L × × ↑ D0 D1 D2 D3 HH H H ↑ × ×× × HH L × × × ×× × HH × L × × ×× ×
实验：计数器功能及其应用
实验计数器功能及其应用实验目的：通过实验，熟悉中规模集成计数器的功能及应用，掌握利用中规模集成电路计数器构成任意进制计数器的方法，学会综合测试的方法，让学生加深对相关理论知识的理解。
实验原理：计数器对输入的时钟脉冲进行计数，来一个CP脉冲计数器状态变化一次。
根据计数器计数循环长度M，称之为模M计数器（M进制计数器）。
通常，计数器状态编码按二进制数的递增或递减规律来编码，对应地称之为加法计数器或减法计数器。
一个计数型触发器就是一位二进制计数器。
N个计数型触发器可以构成同步或异步N位二进制加法或减法计数器。
当然，计数器状态编码並非必须按二进制数的规律编码，可以给M进制计数器任意地编排M个二进制码。
在数字集成产品中，通用的计数器是二进制和十进制计数器。
按计数长度、有效时钟、控制信号、置位和复位信号的不同有不同的型号。
74LS161是集成TTL四位二进制加法计数器，其符号和管脚分布分别如下图所示：表 8-1为74LS161的功能表：表8-1A B C D从表1在为低电平时实现异步复位（清零需要时钟信号。
在复位端高电平条件下，预置端LD为低电平时实现同步预置功能，即需要有效时钟信号才能使输出状态等于并行输入预置数 A B C D。
在复位和预置端都为无效电平时，两计数使能端输入使能信号，74LS161实现模16加法计数功能，；两计数使能端输入禁止信号，，集成计数器实现状态保持功能，。
在时，进位输出端OC=1。
在数字集成电路中有许多型号的计数器产品，可以用这些数字集成电路来实现所需要的计数功能和时序逻辑功能。
用M进制集成计数器构成任意N进制计数器：1、M>N，需一片M进制计数器一种为反馈清零法，另一种为反馈置数法。
（1）反馈清零法反馈清零法是利用反馈电路产生一个给集成计数器的复位信号，使计数器各输出端为零（清零）。
反馈电路一般是组合逻辑电路，计数器输出部分或全部作为其输入，在计数器一定的输出状态下即时产生复位信号，使计数电路同步或异步地复位。
实验七 计数器的应用
实验七计数器的应用一、实验内容1．测试74LS90的逻辑功能，构建模10、模2、模5计数器并写出功能表。
2．74LS90构建的模10计数器中，用模拟示波器测时钟信号和QB的波形。
3．用2片74LS90级联模100计数器。
4．用2片74LS90级联模24计数器。
二、实验条件实验箱，74LS90芯片，导线，模拟示波器三、实验电路及分析1.构建一个模10计数器实验室里用7490、导线、电平按键、数码管、脉冲信号CP连接电路如下电路说明：输出端ＱＡ接在输入端ＣＫＢ，输入端ＣＫＡ接脉冲信号，置零和置九端接电平按键，输出端ＱＡ、ＱＢ、ＱＣ、ＱＤ分别对应接在数码管的Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ端，也将QA、QB、QC、QD接到发光二级管上，便于观察各自数值。
测试结果（功能表）如下：结果分析及结论：1.置零端R01、R02必须同时有效才会有清零效果，同样置九端也必须同时有效，才会置为9；2.由上面可知，当置零端和置九端无效、时钟信号沿下降沿时，开始计数，由0~9依次循环，到9时此时QA为1，将QA接到输入B端便会有强制清零功能，故只会计到9，并重新开始计数，从而实现了模10计数器功能。
2.构建一个模5计数器实验室里用7490、导线、电平按键、数码管、脉冲信号CP连接电路如下电路说明：输入端CKB接脉冲信号，输入端CKA接输出端QD，置零和置九端接电平按键，输出端ＱＡ、ＱＢ、ＱＣ、ＱＤ分别对应接在数码管的Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ端，也将QA、QB、QC、QD接到发光二级管上，便于观察各自数值。
结果分析及结论：1.置零端和置九端同模10的功能一样，参考上面，功能表上不再显示；2.当置零端和置九端无效、时钟信号沿下降沿时，开始计数，显示0-2-4-6-8-0-2-4-6-8-………循环，从而实现了模5计数功能。
3.构建一个模2计数器实验室里用7490、导线、电平按键、数码管、脉冲信号CP连接电路如下电路说明：输入端CKA接脉冲信号，输入端CKB悬空，置零和置九端接电平按键，输出端ＱＡ、ＱＢ、ＱＣ、ＱＤ分别对应接在数码管的Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ端，也将QA、QB、QC、QD接到发光二级管上，便于观察各自数值。
实验.计数器及其应用
实验2.10 计数器及其应用一、实验目的1、熟悉中规模集成计数器的功能及使用方法。
2、掌握时序逻辑部件功能的测试方法。
3、能熟练地用中规模集成计数器设计时序电路。
二、实验仪器及材料数字逻辑电路实验箱和扩展板、双踪示波器、芯片74LS00、74LS04、74LS10、双D触发器74LS74、同步十进制可逆计数器芯片74LS192（或CC40192）、可预置的4位同步二进制计数器74LS161等。
三、实验原理计数器是数字电路系统中应用较多的基本逻辑器件。
它的基本功能是统计时钟脉冲的个数，实现计数操作；同时也用于与分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列等。
例如，计算机中的时序发生器、分频器、指令计数器等都要使用计数器。
计数器的种类很多。
按构成计数器的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，可分为同步计数器和异步计数器；按进位体制的不同，分为二进制计数器、十进制计数器和任意进制计数器；按计数过程中数字增、减不同，分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器；还有可预制数和可编程计数器等等。
1、用D触发器构成异步二进制加法/减法计数器如图2.10.1所示，电路由3只上升沿触发的D触发器组成的3位二进制异步加法计数器。
电路的连接特点是将每只D触发器转换成为T′型触发形式，再由低位触发器反相输出Q端和高一位的CP端相连接，即构成异步计数方式。
图2.10.1 用74LS74构成3位二进制异步加法计数器若将图2.10.1电路稍加改动（将异步加法器电路的低位触发器的Q端与高一位的CP端相连），即构成了3位二进制异步减法计数器，如图2.10.2所示。
59 / 52、中规模十进制计数器中规模集成计数器品种多，功能完善，通常具有预置、保持、计数等多种功能。
集成芯片74LS192是同步十进制可逆计数器。
它具有双时钟输入，可执行十进制加法和减法计数，并具有清零、置数等功能。
芯片引脚排列如图2.10.3所示。
其中LD 为置数端，CP U 为加计数脉冲输入端，CP d 为减计数脉冲输入端，u TC 为非同步进位输出端，d TC 为非同步借位输出端，P 0、P 1、P 2、P 3为数据输入端，MR 为清零端，Q 0、Q 1、Q 2、Q 3为计数器输出端。
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三、实验原理：P123~124
四、实验内容：
1、按图接线，基准电压VREF取值为+5V，按表所示内容依 次输入数字量，静态测试相应的输出模拟电压VO，记入表 中。DAC0808低四位接地 D7 D6 D5 D4 V0理 V0实
+VCC +5V
D0 D1 5.1kΩ 12 11 10 9 8 7 15 13 5.1kΩ
VREF +5V
0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1
0 0
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
0V - 0.312V
D2
D3 D4
DAC0808
2
数 字 变 量
D5 D6 D7
4
VO
5.1kΩ
实验七 数/模转换及计数器的应用
一、实验目的(P123)：
1、熟悉集成数/模转换器的基本功能及其应用。 2、学习集成数/模转换器的测试方法。
二、实验元器件：
集成计数器：74LS161 D/A转换器：DAC0808 集成与非门：74LS00 1片 1片 1片
电
阻：5.1KΩ
3只
电
容：0.01μ F
1只
D7 +5V “1”
11
7
D6
D5
+VCC +5V D4
14
&
D0 12 D1
11
5.1kΩ
13
12
13
ETP
10
Q3
Q2
Q1
Q0
D2 10 D3
9
5.1kΩ
15 2
VREF +5V
ETT
74LS161
CP
2
LD
9
D4 8 D5
7
DAC0808
4
VO
5ห้องสมุดไป่ตู้1kΩ
1
CR
D6 6 D7
5
D3
6
D2
5
D1
4
七、预习：
集成定时器555及应用
D0
3
3
16
CP
C 0.01uF -VEE -15V
CP
t VO t
DAC0808输出端的电压波形
3、当基准电压VREF=+10V，重新测试数模转换的输 出电压值。（扩展内容）
五、注意事项：
注意DAC0808的电源极性 VCC=+5V，VEE=-15V，不得接错。
六、思考题：
当VREF=+10V，如果输入二进制数11001101时， D/A转换器的输出模拟电压为何值？
6
5
3
16
C 0.01uF
-VEE -15V
1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0
1 1
- 2.5V
VO=
VREF 2n
×
Rf
R
×（Dn-1 ×2n-1+…+D0 ×20）
- 4.69V
2、参照图18-8所示阶梯波产生器原理图，将二进制计数器 74LS161的输出Q3、Q2、Q1、Q0由高到低，对应接到DAC0808 数字输入端的高4位D7、D6、D5、D4，低4位输入端D3、D2、 D1、D0接地。CP选用1KHZ方波信号，观测和记录DAC0808输出 端的电压波形。