计数器逻辑功能测试
数字逻辑实验
数字逻辑实验指导书实验者须知一、明确实验目的实验是为了验证理论，巩固所学理论知识，同时学习工程技术中许多书本上学不到的东西，学生在实验过程中可以运用已学过的理论去分析解决问题。
再者为了训练学生的科学作风及不断提高实验技能等。
二、实验前的准备实验前学生必须仔细阅读本次实验的内容，弄清楚实验的目的、任务、及进行实验的步骤，复习有关的理论，以便提高实验效率。
三、实验要求1、遵守实验室规则，养成良好的实验作风；2、实验时学生根据书中要求，在指定的仪器上进行连线，连线后应自己首先认真地检查一遍无误后，经指导老师检查，方可通电进行实验，否则，造成仪器及元件的损坏由本人负责；3、在连线后出现一些故障这是难免的，学生此时要头脑冷静地检查原因，认真思考、判断，尽量独立地解决。
因为排除故障是学生综合运用所学理论，训练自己分析问题，解决问题的能力的好机会。
总之，不但要会分析正常线路的各点电位或波形，而且还要学会根据不正确的现象估计故障的可能性，通过对比进行观察，必要时可另行设置实验条件，判断问题所在，排除故障，以达到设计要求，提高实验能力；4、实验中如果发生异常现象，应立即断电，保留现场，请指导教师检查原因。
待教师允许继续进行实验时方可继续，不可私自处理；5、实验完毕整理好仪器、导线、芯片。
四、实验报告内容1、实验题目、任务、要求。
2、实验前进行理论分析、计算。
3、实验步骤，实验线路、实验记录。
4、电平及波形的分析、讨论。
5、结论(出现了故障如何排除的，通过实验有何体会与收获)写实验报告是一个综合运用所学理论解决实际问题的过程，它不仅可以对所学的理论加深理解，还可以培养学生分析问题，解决问题的能力，实验报告应当写的简明扼要，有事实，有分析，有结论。
成为一份科学实践的总结，不要写成实验指导书的复制品，更不要抄袭和伪造实验内容。
目录实验一门电路实验 ...................................................................... - 1 - 实验二全加器............................................................................... - 3 - 实验三组合逻辑电路的设计与测试 ........................................ - 6 - 实验四译码器及其应用.............................................................. - 8 - 实验五触发器及其应用............................................................ - 11 - 实验六计数器及其应用............................................................ - 17 - 实验七移位寄存器及其应用 ................................................... - 23 - 实验八时序逻辑电路的设计及其应用 .................................. - 28 - 实验九脉冲信号产生电路的研究........................................... - 31 - 实验十555时基电路及其应用 ................................................ - 34 - 实验十一数一模、模一数转换............................................... - 41 - 附录 .............................................................................................. - 46 -实验一门电路实验一、实验目的1、熟悉数字逻辑实验台的使用方法及注意事项。
数字电路实验讲义
数字电路实验讲义课题：实验一门电路逻辑功能及测试课型：验证性实验教学目标：熟悉门电路逻辑功能，熟悉数字电路实验箱及示波器使用方法重点：熟悉门电路逻辑功能。
难点：用与非门组成其它门电路教学手段、方法：演示及讲授实验仪器：1、示波器；2、实验用元器件74LS00 二输入端四与非门 2 片74LS20 四输入端双与非门 1 片74LS86 二输入端四异或门 1 片74LS04 六反相器 1 片实验内容：1、测试门电路逻辑功能（1）选用双四输入与非门74LS20 一只，插入面包板（注意集成电路应摆正放平），按图1.1接线，输入端接S1～S4(实验箱左下角的逻辑电平开关的输出插口)，输出端接实验箱上方的LED 电平指示二极管输入插口D1～D8 中的任意一个。
（2）将逻辑电平开关按表1.1 状态转换，测出输出逻辑状态值及电压值填表。
2、逻辑电路的逻辑关系（1）用74LS00 双输入四与非门电路，按图1.2、图1.3 接线，将输入输出逻辑关系分别填入表1.2，表1.3 中。
（2）写出两个电路的逻辑表达式。
3、利用与非门控制输出用一片74LS00 按图1.4 接线。
S 分别接高、低电平开关，用示波器观察S 对输出脉冲的控制作用。
4、用与非门组成其它门电路并测试验证。
（1）组成或非门：用一片二输入端四与非门组成或非门B==，画出电路图，测试并填+Y∙ABA表1.4。
（2）组成异或门：①将异或门表达式转化为与非门表达式；②画出逻辑电路图；③测试并填表1.5。
5、异或门逻辑功能测试（1）选二输入四异或门电路74LS86，按图1.5 接线，输入端1、2、4、5 接电平开关输出插口，输出端A、B、Y 接电平显示发光二极管。
（2）将电平开关按表1.6 的状态转换，将结果填入表中。
6、逻辑门传输延迟时间的测量用六反相器74LS04 逻辑电路按图1.6 接线，输入200Hz 连续脉冲（实验箱脉冲源），将输入脉冲和输出脉冲分别接入双踪示波器Y1、Y2 轴，观察输入、输出相位差。
数电实验报告：实验4-计数器及应用161
广东海洋大学学生实验报告书（学生用表）实验名称课程名称 课程号 学院(系)专业 班级 学生姓名 学号 实验地点 实验日期实验4 计数器及其应用一、实验目的1、熟悉中规模集成计数器的逻辑功能及使用方法2、掌握用74LS161构成计数器的方法3、熟悉中规模集成计数器应用二、实验原理计数器是典型的时序逻辑电路，它是用来累计和记忆输入脉冲的个数．计数是数字系统中很重要的基本操作，集成计数器是最广泛应用的逻辑部件之一。
计数器种类较多，按构成计数器中的多触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器；根据计数制的不同，可分为二进制计数器、十进制计数器和任意进制计数器；根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。
还有可预置数和可编程序功能计数器等。
本实验主要研究中规模十进制计数器74LS161的功能及应用。
1、中规模集成计数器74LS161 是四位二进制可预置同步计数器，由于它采用4 个主从JK 触发器作为记忆单元，故又称为四位二进制同步计数器，其集成芯片管脚如图1所示：管脚符号说明：电源正端Vcc ，接+5V ；异步置零（复位）端Rd ；时钟脉冲CP ；预置数控制端 A 、B 、C 、D ；数据输出端 QA 、QB 、QC 、QD ；进位输出端 RCO ：使能端EP ，ET ；预置端 LD ；图1 74LS161 管脚图GDOU-B-11-112该计数器由于内部采用了快速进位电路，所以具有较高的计数速度。
各触发器翻转是靠时钟脉冲信号的正跳变上升沿来完成的。
时钟脉冲每正跳变一次，计数器内各触发器就同时翻转一次，74LS161的功能表如表1所示：表1 74LS161 逻辑功能表2、实现任意进制计数器由于74LS161的计数容量为16，即计16个脉冲，发生一次进位，所以可以用它构成16进制以内的各进制计数器，实现的方法有两种：置零法（复位法）和置数法（置位法）。
(1) 用复位法获得任意进制计数器假定已有N进制计数器，而需要得到一个M进制计数器时，只要M＜N，用复位法使计数器计数到M时置“0”，即获得M进制计数器。
数电实验之计数器
计数器一实验目的1、掌握中规模集成计数器的逻辑功能及使用方法。
2、学习运用集成电路芯片计数器构成N位十进制计数器的方法。
二实验原理计数器是一个用以实现计数功能的时序器件，它不仅可以用来记忆脉冲的个数，还常用于数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能。
计数器种类很多，按构成计数器中的各个触发器输出状态更新是否受同一个CP脉冲控制来分，有同步和异步计数器，根据计数制的不同，分为二进制、十进制和任意进制计数器。
根据计数的增减趋势分，又分为加法、减法和可逆计数器。
另外，还有可预置数和可编程功能的计数器等。
目前，无论是TTL还是CMOS集成电路，都有品种较齐全的中规模集成计数器芯片。
如：异步十进制计数器74LS90，4位二进制同步计数器74LS93，CD4520，4位十进制计数器74LS160、74LS162；4位二进制可预置同步计数器CD40161、74LS161、74LS163；4位二进制可预置同步加/减计数器CD4510、CD4516、74LS191、74LS193；BCD码十进制同步加/减计数器74LS190、74LS192、CD40192等。
使用者只要借助于器件手册提供的功能表和工作波形图以及引出端的排列就能正确使用这些器件。
例如74LS192同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入十进制可逆计数功能；异步并行置数功能；保持功能和异步清零功能。
74192功能见表表19.1*表中符号和引脚符号的对应关系：CR = CLR—清零端；LD= LOAD—置数端（装载端）CP U = UP—加计数脉冲输入端CP D = DOWN—减计数脉冲输入端CO——非同步进位输出端（低电平有效）BO——非同步借位输出端（低电平有效）D3 D2 D1 D0 = D C B A—计数器数据输入端Q D Q C Q B Q A—计数器数据输出端根据功能表我们可以设计一个特殊的12进制的计数器，且无0数。
如图19.1所示：当计数器计到13时，通过与非门产生一个复位信号，使第二片74LS192（时十位）直接置成0000，而第一片74LS192计时的个位直接置成0001；从而实现了1——12的计数。
数电实验
Si Ai Bi Ci 1 Ai Bi Ci 1 Ai Bi Ci 1 Ai Bi Ci 1 Ci Ai Bi Ai Ci 1 Bi Ci 1
得 p78 图4 . 3. 6 ------太繁琐
教材p78图4.3.7 用异或门和与非门来实现全加运算。----自己推导公 式----p78。
实验预习要求 1、复习有关计数器部分内容 2、绘出各实验内容的详细线路图 3、拟出各实验内容所需的测试记录表格 4、查手册，给出并熟悉实验所用各集成块的引脚排列图 实验报告 1、画出实验线路图，记录、整理实验现象及实验所得的有 关波形。对实验结果进行分析。 2、总结使用集成计数器的体会。
移位寄存器及其应用
(5)平均传输延迟时间tpd ：是衡量门电路开关速度的参数， 它是指输出波形边沿的0.5Um至输入波形对应边沿0.5Um点 的时间间隔。
tpd
1 tpd (tpdL tpdH ) 2
T 6
实验五：组合逻辑电路的设计与测试
一、实验目的 掌握组合逻辑电路的设计与测试方法
二、实验内容 1、设计用与非门及用异或门、与门组成的半加器电路。 要求按本文所述的设计步骤进行，直到测试电路逻辑功能符 合设计要求为止。 2、设计一个一位全加器，要求用异或门、与门、或门组成。 3、设计一位全加器，要求用与或非门实现。 4、设计一个对两个两位无符号的二进制数进行比较的电路； 根据第一个数是否大于、等于、小于第二个数，使相应的三 个输出端中的一个输出为“1”，要求用与门、与非门及或非 门实现。
实验预习要求 1、根据实验任务要求设计组合电路，并根据所给的标准器件 画出逻辑图。 2、如何用最简单的方法验证“与或非”门的逻辑功能是否完好？ 3、“与或非”门中，当某一组与端不用时，应作如何处理？
数电实验内容1-6
实验1 实验仪器的使用及集成门电路逻辑功能的测试一、实验目的1．掌握数字逻辑实验箱、示波器的结构、基本功能和使用方法 2．掌握TTL 集成电路的使用规则与逻辑功能的测试方法 二、实验仪器及器件1．实验仪器：数字实验台、双踪示波器、万用表2．实验器件：74LS00一片、74LS20一片、74LS86一片、导线若干 三、实验内容1．DZX-1型数字电路实验台功能实验（1）利用实验台自带的数字电压/电流表测量实验台的直流电源、16位逻辑电平输出/输入（数据开关）的输出电压。
（2）将8段阴极与阳极数码显示输入开关分别与16位逻辑电平输出连接，手动拨动电平开关，观察数码显示，并将数码显示屏上的数字对应的各输入端的电平值记录下来。
2．VP-5566D 双踪示波器实验 （1）测量示波器方波校准信号将示波器的标准方波经探头接至X 端，观察并记录波形的纵向、横向占的方格数，并计算周期、频率、幅度。
（2）显示双踪波形利用实验台上的函数信号发生器产生频率为KHz 的连续脉冲并接至示波器X 端，示波器的标准方波接至Y 端，观察并记录两波形。
3．测试与非门的逻辑功能（1）将74LS20（4输入2与非门）中某个与非门的输入端分别接至四个逻辑开关，输出端Y 接发光二极管，改变输入状态的电平，观察并记录，列出真值表，并写出Y 的表达式。
a b c d e f g ha b c d af be f g hg e c d(a) 外形图(b) 共阴极(c) 共阳极+V CCa b c d e f g hA 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1B 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1C 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1D 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 11 Y（2）将引脚1接1KHz 连续脉冲Vi （即接脉冲信号发生器Q12端口），引脚2接逻辑电平输出，引脚4、5接逻辑电平“1”，用示波器双踪显示并记录引脚1和引脚6端的波形Vi 和V o 如下图示（标出电平的幅度值）。
计数器逻辑功能和设计
2.5 计数器逻辑功能和设计1．实验目的（1）熟悉四位二进制计数器的逻辑功能和使用方法。
（2）熟悉二-五-十进制计数器的逻辑功能和使用方法。
（3）熟悉中规模集成计数器设计任意进制计数器的方法。
（4）初步理解数字电路系统设计方法，以数字钟设计为例。
2．实验仪器设备（1）数字电路实验箱。
（2）数字万用表。
（3）数字集成电路：74161 4位二进制计数器74390 2二-五-十进制计数器7400 4与非门7408 4与门7432 4或门3．预习（1）复习实验所用芯片的逻辑功能及逻辑函数表达式。
（2）复习实验所用芯片的结构图、管脚图和功能表。
（3）复习实验所用的相关原理。
（4）按要求设计实验中的各电路。
4．实验原理（1）计数器是一个用以实现计数功能的时序逻辑部件，它不仅可以用来对脉冲进行计数，还常用做数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其他特定的逻辑功能。
计数器的种类很多，按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器；根据计数进制的不同，分为二进制、十进制和任意进制计数器；根据计数的增减趋势分为加法、减法和可逆计数器；还有可预置数和可编程功能计数器等。
（2）利用集成计数器芯片构成任意（N）进制计数器方法。
①反馈归零法。
反馈归零法是利用计数器清零端的清零作用，截取计数过程中的某一个中间状态控制清零端，使计数器由此状态返回到零重新开始计数。
把模数大的计数器改成模数小的计数器，关键是清零信号的选择。
异步清零方式以N作为清零信号或反馈识别码，其有效循环状态为0～N-1；同步清零方式以N-1作为反馈识别码，其有效循环状态为0～N-1。
还要注意清零端的有效电平，以确定用与门还是与非门来引导。
②反馈置数法。
反馈置数法是利用具有置数功能的计数器，截取从Nb到Na 之间的N个有效状态构成N进制计数器。
其方法是当计数器的状态循环到Na时，由Na构成的反馈信号提供置数指令，由于事先将并行置数数据输入端置成了Nb 的状态，所以置数指令到来时，计数器输出端被置成Nb，再来计数脉冲，计数器在Nb基础上继续计数至Na，又进行新一轮置数、计数，其关键是反馈识别码的确定与芯片的置数方式有关。
数字电路实验报告-用D触发器设计三位二进制加法计数器
电学实验报告模板实验原理1．触发器的触发方式（1）电平触发方式电平触发方式的特点是：CP = 1时，输出与输入之间通道“透明”，输入信号的任何变化都能引起输出状态的变化。
当CP = 0时，输入信号被封锁，输出不受输入影响，保持不变。
（2）边沿触发方式边沿触发方式的特点是：仅在时钟CP信号的上升沿或下降沿才对输入信号响应。
触发器的次态仅取决于时钟CP信号的上升沿或下降沿到达时输入端的逻辑状态，而在这以前或以后，输入信号的变化对触发器输出端状态没有影响。
2. 边沿触发器（1）边沿D触发器图1 上升沿触发D触发器图1所示为上升沿触发D触发器的逻辑符号。
上升沿触发D触发器的特性表如表1所示。
表1 上升沿D触发器特性表D触发器的特性方程为：Q^(n+1) = D1.同步触发器的异步置位复位端电平触发器和边沿触发器都在CP时钟信号的控制下工作，这种工作方式称之为“同步”。
也把这类触发器称为同步触发器，以区别于基本RS触发器。
在小规模集成电路芯片中，触发器既能同步工作，又兼有基本RS触发器的功能。
例如。
图2所示的触发器。
这是上升沿触发D触发器，其中，SD(-)和RD(-)是异步置位复位端。
只图2 带有异步置位复位端的D触发器要在SD(-)或RD(-)加入低电平，立即将触发器置“1”或置“0”，而不受时钟信号CP和输入信号D的控制。
只有当SD(-)或RD(-)均处于高电平时，触发器才正常执行上升沿触发D触发器的同步工作功能。
实验仪器实验内容及步骤1.测试双D触发器74LS74的逻辑功能（1）74LS74引脚图图3 74LS74引脚图图3所示为集成电路芯片74LS74的引脚图。
芯片包含两个带有异步置位复位端的上升沿D触发器。
（1）测试74LS74的逻辑功能图4 测试74LS74的逻辑功能实验电路按照图4连接电路。
D触发器的Q和Q(-)（芯片5和6号引脚）各接一个发光二极管用以观察触发器的输出逻辑电平。
按照上面测试74LS112的逻辑功能同样的方法和步骤，测试74LS74的逻辑功能，将实验数据记录在表2。
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广州大学学生实验报告
开课学院及实验室：机械与电气工程学院电子楼410 年月日
学院机械与电气
工程
年级、专业、
班
姓名学号
实验课程名称数字电子技术实验成绩
实验项目名称计数器逻辑功能测试指导
老师
胡晓
一、实验目的
1、验证用触发器构成的计数器计数原理；
2、掌握测试中规模集成计数器功能的方法。
二、实验原理
1．用D触发器构成的异步二进制加/减计数器
图1 4位二进制异步递增加法计数器分析其工作过程，可得出其状态图和时序图如图2和图3所示。
图2 图1所示电路状态转换图
图3 图1所示电路的时序
2．中规模十进制计数器
74LS192是专用的集成同步十进制可逆计数器，双时钟输入，具有清零和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如图4所示，读数时要注意的是，Q3和D3是最高位。
图4 74LS192引脚排列及逻辑符号
74LS192的功能如表6-1所示，说明如下：
表6-1 74LS192功能表
表6-2所示为8421码十进制加、减计数器的状态转换表。
表6-2 状态转换表
三、实验仪器、材料
1．+5V直流电源2．双踪示波器
3．单次和连续脉冲源4．逻辑电平开关
5．逻辑电平显示器6．译码显示器
7．74LS74×2、74LS192×2
四、实验步骤
（1）把D触发器集成块74LS74连接成4位二进制异步加法计数器。
按图1所示接线，R D′接至逻辑开关并置“1”，把单次脉冲源接入低位CP0端，4个输出端Q3、Q2、Q1、Q0分别接入逻辑电平显示器，各S D′直接接高电平“1”。
清零后，输入单次脉冲，观察Q3~Q0状态的变化并列表记录。
先清零，然后输入1Hz的连续脉冲，观察Q3~Q0的状态变化。
（2）用74LS74触发器构成4位二进制异步减法计数器。
断开图1所示电路中低位触发器Q′端与高一位触发器CP端的连接，改为把低位触发器Q 端连接高一位CP端，其他连接不变，4位计数输出仍在Q端取出，即可构成减法计数器，实验内容仍按步骤1的方法进行，观察Q3~Q0状态的变化并列表记录。
（3）测试74LS192同步十进制可逆计数器的逻辑功能。
由单次脉冲源提供计数脉冲，清除端CP、置数端LD′数据输入端D3、D2、D1、D0分别接逻辑开关，输出端Q3、Q2、Q1、Q0接实验设备中的一个译码显示输入相应插口A、B、C、D；
C O′和BO′接逻辑电平显示器。
按表所示逐项测试并判断该集成块的功能是否正常，实验步骤如下。
清零。
令CR=1，其他输入为任意态，这时Q3Q2Q1Q0=0000，译码数字显示为0。
清除功能完成后，置CR=0。
置数。
CR=0，CP U、CP D任意，先在数据输入端D3、D2、D1、D0输入任意一组二进制数，然后令LD′=0，从计数译码显示的数值判断预置功能是否完成，然后置LD′=1。
a、加计数。
CR=0，LD′=CP D=1，CP U接单次脉冲源。
清零后送入10个单次脉冲，观察译码数字显示是否按8421码十进制状态进行加计数，输出状态变化是否发生在CP U的上升沿。
b、减计数。
CR=0，LD′=CP U=1，CP D接单次脉冲源。
参照步骤3-a的方法进行实验。
（4）用两片74LS192构成100进制加法计数器。
两片74LS192的输出端分别接入两组译码显示器。
输入1Hz连续计数脉冲，观察电路是否进行由00~99的累加计数并记录。
五、实验过程原始记录
实验1：4位二进制异步加法计数器逻辑功能的测试
表1
脉冲次数0 1 2 3 4 5 6 7
Q
3
Q
2
Q
1
Q
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111
脉冲次数8 9 10 11 12 13 14 15
Q
3
Q
2
Q
1
Q
1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
实验2：4位二进制异步减法计数器逻辑功能的测试
表2
脉冲次数0 1 2 3 4 5 6 7
Q
3
Q
2
Q
1
Q
1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000
脉冲次数8 9 10 11 12 13 14 15
Q
3
Q
2
Q
1
Q
0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 0000
实验3：同步十进制可逆计数器逻辑功能的测试
表3-a
脉冲次数0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Q
3
Q
2
Q
1
Q
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 六、实验结果及分析
实验1中，R D′接到低电平之后，逻辑电平显示器全灭；按下并松开单次脉冲源按钮后，逻辑电平显示器显示为0001，再次按下松开单次脉冲源按钮后变0010，如上表所示。
实验2中，将原电路改装后，S D′接高电平，逻辑电平显示器全亮；按下并松开单次脉冲源按钮后，逻辑电平显示器显示为1110，再次按下松开单次脉冲源按钮后变1101，如上表所示。
实验3中，CR端接高电平后，译码显示器显示“0”；接着CR接低电平，LD′接高电平，按下并松开单次脉冲源按钮后，逻辑电平显示器显示为0001，再次按下松开单次脉冲源按钮后变0010，如上表所示。
设计体会：
74LS74的R D′为清零端，输入低电平清零；S D′为置1端，输入高电平置1。