集成计数器及寄存器.
北京科技大学数电实验四 Quartus II集成计数器及移位寄存器应用
北京科技大学实验报告学院：高等工程师学院专业：自动化（卓越计划）班级：自E181姓名：杨威学号：41818074 实验日期：2020 年5月26日一、实验名称：集成计数器及其应用1、实验内容与要求（1）用74161和必要逻辑门设计一个带进位输出的10进制计数器，采用同步置数方法设计；（2）用两个74161和必要的逻辑门设计一个带进位输出的60进制秒计数器；2、实验相关知识与原理（1）74161是常用的同步集成计数器，4位2进制，同步预置，异步清零。
引脚图功能表其中X。
3、10进制计数器（1）实验设计1）确定输入/输出变量输入变量：时钟信号CLK、复位信号CLRN；输出变量：计数输出QD、QC、QB、QA，进位输出RCO，显示译码输出OA、OB、OC、OD、OE、OF、OG2）计数范围：0000-10013）预置数值：00004）置数控制端LDN：计数到1001时输出低电平5）进位输出RCO：计数到1001时输出高电平画出如下状态转换表：CP QDQCQBQA0 00001 00012 00103 00114 01005 01016 01107 01117 10009 100110 0000（2）原理图截图仿真波形如下功能验证表格CLRN QD QC QB QA RCO0 0 0 0 0 01 0 0 0 1 01 0 0 1 0 01 0 0 1 1 01 0 1 0 0 01 0 1 0 1 01 0 1 1 0 01 0 1 1 1 01 1 0 0 0 01 1 0 0 1 11 0 0 0 0 04、60进制秒计数器（1）实验设计1）确定输入/输出变量输入变量：时钟信号CLK、复位信号CLRN；输出变量：计数十位输出QD2、QC2、QB2、QA2和计数个位输出QD1、QC1、QB1、QA1，进位输出RCO2）计数范围：0000 0000-0101 10013）预置数值：0000 00004）置数控制端LDN1（个位）：计数到0101 1001时输出低电平5）清零端CLRN2（十位）：计数到0110时输出低电平6）ENT：个位计数到1001时输出高电平7）进位输出RCO：计数到1001时输出高电平画出如下状态转换表CP QD2QC2QB2QA2QD1QC1QB1QA1CPQD2QC2QB2QA2QD1QC1QB1QA1CPQD2QC2QB2QA2QD1QC1QB1QA10 0000 0000 20 0010 0000 40 0100 00001 0000 0001 21 0010 0001 41 0100 00012 0000 0010 22 0010 0010 42 0100 00103 0000 0011 23 0010 0011 43 0100 00114 0000 0100 24 0010 0100 44 0100 01005 0000 0101 25 0010 0101 45 0100 01016 0000 0110 26 0010 0110 46 0100 01107 0000 0111 27 0010 0111 47 0100 01118 0000 1000 28 0010 1000 48 0100 10009 0000 1001 29 0010 1001 49 0100 100110 0001 0000 30 0011 0000 50 0101 000011 0001 0001 31 0011 0001 51 0101 000112 0001 0010 32 0011 0010 52 0101 001013 0001 0011 33 0011 0011 53 0101 001114 0001 0100 34 0011 0100 54 0101 010015 0001 0101 35 0011 0101 55 0101 010116 0001 0110 36 0011 0110 56 0101 011017 0001 0111 37 0011 0111 57 0101 011118 0001 1000 38 0011 1000 58 0101 100019 0001 1001 39 0011 1001 59 0101 100160 0000 0000 （2）设计原理图截图（3）实验仿真仿真波形：仿真结果表：5、实验思考题：（1）总结任意模计数器的设计方法。
《数字电子技术》总结复习
《数字电子技术》复习一、主要知识点总结和要求1．数制、编码其及转换：要求：能熟练在10进制、2进制、8进制、16进制、8421BCD、格雷码之间进行相互转换。
举例1：（37.25）10= ( )2= ( )16=( )8421BCD解：（37.25）10= ( 100101.01)2= ( 25.4)16= ( 00110111.00100101 )8421BCD2．逻辑门电路：(1)基本概念1）数字电路中晶体管作为开关使用时，是指它的工作状态处于饱和状态和截止状态。
2）TTL门电路典型高电平为3.6 V，典型低电平为0.3 V。
3）OC门和OD门具有线与功能。
4）三态门电路的特点、逻辑功能和应用。
高阻态、高电平、低电平。
5）门电路参数：噪声容限VNH或VNL、扇出系数No、平均传输时间tpd。
要求：掌握八种逻辑门电路的逻辑功能；掌握OC门和OD门，三态门电路的逻辑功能；能根据输入信号画出各种逻辑门电路的输出波形。
举例2：画出下列电路的输出波形。
解：由逻辑图写出表达式为：，则输出Y见上。
3．基本逻辑运算的特点：与运算：见零为零，全1为1；或运算：见1为1，全零为零；与非运算：见零为1，全1为零；或非运算：见1为零，全零为1；异或运算：相异为1，相同为零；同或运算：相同为1，相异为零；非运算：零变 1， 1 变零；要求：熟练应用上述逻辑运算。
4. 数字电路逻辑功能的几种表示方法及相互转换。
①真值表（组合逻辑电路）或状态转换真值表（时序逻辑电路）：是由变量的所有可能取值组合及其对应的函数值所构成的表格。
②逻辑表达式：是由逻辑变量和与、或、非3种运算符连接起来所构成的式子。
③卡诺图：是由表示变量的所有可能取值组合的小方格所构成的图形。
④逻辑图：是由表示逻辑运算的逻辑符号所构成的图形。
⑤波形图或时序图：是由输入变量的所有可能取值组合的高、低电平及其对应的输出函数值的高、低电平所构成的图形。
⑥状态图（只有时序电路才有）：描述时序逻辑电路的状态转换关系及转换条件的图形称为状态图。
数字电路-实验指导书汇总
数字电路-实验指导书汇总TPE-D型系列数字电路实验箱数字逻辑电路实验指导书实验⼀门电路逻辑功能及测试实验⼆组合逻辑电路（半加器、全加器及逻辑运算）实验三时序电路测试及研究实验四集成计数器及寄存器实验⼀门电路逻辑功能及测试⼀、实验⽬的1、熟悉门电路逻辑功能。
2、熟悉数字电路实验箱及⽰波器使⽤⽅法。
⼆、实验仪器及器件1、双踪⽰波器；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 ⽚三、预习要求1、复习门电路⼯作原理及相应逻辑表达式。
2、熟悉所⽤集成电路的引线位置及各引线⽤途。
3、了解双踪⽰波器使⽤⽅法。
四、实验内容实验前检查实验箱电源是否正常。
然后选择实验⽤的集成电路，按⾃⼰设计的实验接线图接好连线，特别注意Vcc 及地线不能接错(Vcc=+5v，地线实验箱上备有)。
线接好后经实验指导教师检查⽆误可通电实验。
实验中改动接线须先断开电源，接好后在通电实验。
1、测试门电路逻辑功能⑴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。
⑵将电平开关按表置位，分别测出输出逻辑状态值及电压值填表。
表2、异或门逻辑功能测试⑴选⼆输⼊四异或门电路74LS86，按图接线，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。
⑵将电平开关按表的状态转换，将结果填⼊表中。
表3、逻辑电路的逻辑关系⑴⽤ 74LS00 双输⼊四与⾮门电路，按图、图接线，将输⼊输出逻辑关系分别填⼊表，表中。
⑵写出两个电路的逻辑表达式。
4、逻辑门传输延迟时间的测量⽤六反相器（⾮门）按图接线，输⼊80KHz 连续脉冲（实验箱脉冲源），⽤双踪⽰波器测输⼊、输出相位差。
时序逻辑电路知识要点复习
《时序逻辑电路》知识要点复习一、时序逻辑电路1、时序逻辑电路：电路的输出状态不仅与同一时刻的输入状态有关，也与电路原状态有关。
时序逻辑电路具有记忆功能。
2、时序逻辑电路分类：可分为两大类：同步时序电路与异步时序电路。
（1）同步时序电路：各触发器都受到同一时钟脉冲控制，所有触发器的状态变化都在同一时刻发生。
（2）异步时序电路：各触发器没有统一的时钟脉冲(或者没有时钟脉冲)，各触发器状态变化不在同一时刻发生。
计数器、寄存器都属于时序逻辑电路。
3、时序逻辑电路由门电路和触发器组成，触发器是构成时序逻辑电路的基本单元。
二、计数器1、计数器概述：（1）计数器：能完成计数，具有分频、定时和测量等功能的电路。
（2）计数器的组成：由触发器和门电路组成。
2、计数器的分类：按数制分：二进制计数器、十进制计数器、N 进制(任意进制)计数器；按计数方式分：加法计数器、减法计数器、可逆计数器；按时钟控制分：同步计数器、异步计数器。
3、计数器计数容量（长度或模）:计数器能够记忆输入脉冲的数目，就称为计数器的计数容量（或计数长度或计数模），用 M 表示。
3 位二进制同步加法计数器：M=23=8，n 位二进制同步加法计数器：M=2n，n 位二进制计数器需要用n个触发器。
4、二进制计数器(1)异步二进制加法计数器：如下图电路中，四个JK触发器顺次连接起来，把上一触发器的Q 端输出作为下一个触发器的时钟信号，CP0=CP CP1=QCP2=Q1CP3=Q2，J=K=1J1=K1=1 J2=K2=1 J3=K3=1Q3Q2Q1Q为计数输出，Q3为进位输出，Rd 为异步复位（清0）这样构成了四位异步二进制加计数器。
在计数前清零，Q3Q2Q1Q=0000；第一个脉冲输入后，Q3Q2Q1Q=0001；第二个脉冲输入后，Q3Q2Q1Q=0010；第三个脉冲输入后，Q3Q2Q1Q=0011，……，第15个脉冲输入后，Q3Q2Q1Q=1111，第16个脉冲输入后，Q3Q2Q1Q=0000，并向高位输出一个进位信号，当下一个脉冲来时，进入新的计数周期。
集成电路的基本原理和工作原理
集成电路的基本原理和工作原理集成电路是指通过将多个电子元件（如晶体管、电容器、电阻器等）和互连结构（如金属导线、逻辑门等）集成到单个芯片上，形成一个完整的电路系统。
它是现代电子技术的重要组成部分，广泛应用于计算机、通信、嵌入式系统和各种电子设备中。
本文将介绍集成电路的基本原理和工作原理。
一、集成电路的基本原理集成电路的基本原理是将多个电子元件集成到单个芯片上，并通过金属导线将这些元件互连起来，形成一个完整的电路系统。
通过集成电路的制造工艺，可以将电子元件和互连结构制造到芯片的表面上，从而实现芯片的压缩和轻量化。
常见的集成电路包括数字集成电路（Digital Integrated Circuit，简称DIC）、模拟集成电路（Analog Integrated Circuit，简称AIC）和混合集成电路（Mixed Integrated Circuit，简称MIC）等。
集成电路的基本原理包括以下几个关键要素：1. 材料选择：集成电路芯片的制造材料通常选择硅材料，因为硅材料具有良好的电子特性和热特性，并且易于形成晶体结构。
2. 晶圆制备：集成电路芯片的制造过程通常从硅晶圆开始。
首先，将硅材料熔化，然后通过拉伸和旋转等方法制备成硅晶圆。
3. 掩膜制备：将硅晶圆表面涂覆上光感光阻，并通过光刻机在光感光阻表面形成图案。
然后使用化学溶液将未曝光的部分去除，得到掩膜图案。
4. 传输掩膜：将掩膜图案转移到硅晶圆上，通过掩膜上沉积或蚀刻等方法，在硅晶圆表面形成金属或电子元件。
5. 互连结构制备：通过金属导线、硅氧化物和金属隔离层等材料，形成元件之间的互连结构，实现元件之间的电连接。
6. 封装测试：将芯片放置在封装材料中，通过引脚等结构与外部电路连接，然后进行测试和封装。
集成电路的基本原理通过以上几个关键步骤实现电子元件和互连结构的制备和组装，最终形成一个完整的电路系统。
二、集成电路的工作原理集成电路的工作原理是指通过控制电流和电压在电路系统中的分布和变化，从而实现电子元件的工作和电路系统的功能。
U2B芯片应用原理
U2B芯片应用原理一、U211B芯片的基本原理U211B芯片采用先进的CMOS工艺制造，具有低功耗、高交叉耦合电压和强抗干扰能力等特点。
它内部集成了计数器、移位寄存器、数据缓冲器、I/O端口和时钟发生器等功能模块，可以实现数据的输入、输出、存储和处理等操作。
1.时钟发生器：U211B芯片内部集成了时钟发生器，可以向芯片提供稳定的时钟信号，控制芯片的工作频率和时序。
2.输入和输出：U211B芯片具有多个输入和输出引脚，可以通过这些引脚与外部设备进行数据传输和通信。
3.计数器：U211B芯片内部集成了计数器模块，可以实现计数功能。
计数器可以用于控制信号的计数、频率的计数以及时间的计数等。
4.移位寄存器：U211B芯片内部还集成了移位寄存器模块，可以实现数据的移位操作。
它可以将数据按指定的位数进行左移或右移，实现数据的分发和合并。
5.数据缓冲器：U211B芯片内部还具有数据缓冲器模块，可以暂时存储数据。
数据缓冲器可以实现数据的输入、输出和中转，提高数据的传输效率和可靠性。
二、U211B芯片的应用原理1.电源控制：U211B芯片可以通过输入/输出引脚与电源模块进行通信，实现对电源的控制和管理。
例如，通过控制引脚输出高电平或低电平信号，可以开启或关闭电源，实现电器的开关机控制。
2.数据处理：U211B芯片内部的计数器和移位寄存器模块可以实现对数据的处理。
例如，可以使用计数器模块获得时间、频率和速度等数据，并结合移位寄存器模块进行数据分析和处理。
3.通信接口：U211B芯片可以通过串行通信接口与其他设备进行数据交互。
例如，可以通过串行通信接口与计算机进行数据传输、控制和指令交互，实现设备的远程控制和监控。
4.外设控制：U211B芯片可以与各种外部设备进行连接，通过输入/输出引脚与外设进行数据传输和控制。
例如，可以通过U211B芯片的引脚与显示屏、键盘、灯光等外设进行连接，实现对外设的控制和管理。
5.信号处理：U211B芯片内部的数据缓冲器模块可以实现信号的输入、输出和存储。
集成块的分类
集成块的分类一、引言集成块是一种电子元器件，由多个功能电路组合而成，在现代电子产品中广泛应用。
随着科技的不断发展，集成块的种类也越来越多样化。
本文将介绍集成块的分类。
二、数字集成块数字集成块是由数字逻辑门组合而成的电路。
数字逻辑门包括与门、或门、非门等等。
常见的数字集成块有计数器、寄存器、加法器等等。
1. 计数器计数器是一种能够按照一定规律进行计数的电路。
它通常由触发器和逻辑门组合而成，可以实现二进制计数和十进制计数。
2. 寄存器寄存器是一种能够存储数据的电路。
它可以将输入数据保存在内部，并在需要时输出这些数据。
寄存器通常由触发器和选通逻辑组合而成。
3. 加法器加法器是一种能够对两个二进制数进行加法运算的电路。
它通常由半加器和全加器组合而成，可以实现多位二进制数相加。
三、模拟集成块模拟集成块是由模拟电路组合而成的电路。
模拟电路包括放大器、滤波器、振荡器等等。
常见的模拟集成块有运放、比较器、振荡电路等等。
运放是一种能够将输入信号放大的电路。
它通常由差分放大器和反馈电路组合而成，可以实现不同增益和频率响应的信号放大。
2. 比较器比较器是一种能够对两个信号进行比较的电路。
它可以将一个信号与一个参考电平进行比较，并输出高或低电平。
3. 振荡电路振荡电路是一种能够产生周期性波形的电路。
它通常由反馈网络和放大器组合而成，可以实现正弦波、方波、三角波等不同类型的波形输出。
四、混合集成块混合集成块是由数字和模拟电路组合而成的电路。
它可以同时处理数字信号和模拟信号，广泛应用于通信、控制系统等领域。
常见的混合集成块有DAC（数模转换器）、ADC（模数转换器）、PLL（锁相环）等等。
1. DACDAC是一种能够将数字信号转换为模拟信号输出的电路。
它通常由数字信号处理电路和模拟输出电路组合而成，可以实现高精度的模拟信号输出。
2. ADCADC是一种能够将模拟信号转换为数字信号输出的电路。
它通常由模拟输入电路和数字信号处理电路组合而成，可以实现高精度的模拟信号采集。
山东交通学院集成计数器及寄存器实验报告
实验九 集成计数器及寄存器一、实验目的1、熟悉集成计数器逻辑功能和各控制端作用。
2、掌握计数使用方法。
二、实验原理常用的各种进制的计数器已有技术成熟的集成电路。
74LS290是二-五-十进制异步计数器。
逻辑简图为图9-1所示。
其功能如下：有两个独立的下降沿触发计数器，清零端和置9端两计数器共用。
模二计数器（即二进制计数器）的时钟端为CP A （CP 1），输出端为Q A 。
模五计数器的时钟端为CP B （CP 2）输出端由高位到低位依次为Q D 、Q C 、Q B ，当S 9（1）·S 9（2）=1时，则输出Q D 、Q C 、Q B 、Q A 为1001，完成置9功能；当R 0（1）·R 0（2）=1，且S 9（1）·S 9（2）=0时，输出为0000，完成置0功能；当S 9（1）·S 9（2）=0时，执行计数操作。
74LS290也可以接成模10计数器，其接法有两种，如图9-2(A)，(B)所示。
图9-2（A ）输出为8421 BCD 码，高低位顺序是Q D 、Q B 、Q C 、Q A 。
图9-2（B ）输出为5421 BCD 码，高低位顺序是Q A 、Q D 、Q C 、Q B 。
图9-1 74LS290逻辑简图图9-2 模10计数器用多片集成计数器串接（级连）起来可进行多位数的计数。
以十进制计数器为例，第一片做个位数计数器，第二片进行十位数计数。
一般说来，几片计数器可进行几位计数。
采用脉冲反馈法（称复位法或置位法），可用集成计数器组成任意模（M ）计数器。
图9-3是用74LS290实现模7计数器的两种方案，图（A ）采用复位法，即计数计到M 异步清0，图（B ）采用置位法，即计数到M-1异步置0。
图9-3 74LS290实现模7计数器图9-4 45进制计数器当要实现十以上进制的计数器时可将多片级连使用。
图9-4是45进制计数的一种方案，输出为8421BCD码。
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输 QC 0 0 输
出 QB 0 0 0 1 出 QA 功 能
异步清 0 异步置 9 二进制计数 五进制计数 十进制计数 十进制计数
实验六 集成计数器及寄存器
1、计数器
计数器是一个用以实现计数功能的时序部件， 主要用来累计和记忆输入脉冲的个数，它不仅可 以用来对脉冲计数，还常用作数字系统的定时、 分频、执行数字运算以及其他一些特定的逻辑功 能。
实验六 集成计数器及寄存器
计数器的分类 按数制分： 二进制计数器 十进制计数器 N 进制(任意进制)计数器 加法计数器 减法计数器 可逆计数 同步计数器 异步计数器 TTL 计数器 CMOS 计数器
4、采用整体反馈清零构成60进制计数器：
(1)首先将每片74LS90连接成8421BCD码的10进制 计数器；
(2)然后将低位片的进位信号QD送给高位片的CPA， 从而串接成100进制计数器； (3)在此基础上，采用“整体反馈清零”或“整体 反馈置数”方法构成小于100的任意进制计数器。
实验六 集成计数器及寄存器
按计数 方式分： 按时钟 控制分：
按开关 元件分：
实验六 集成计数器及寄存器 集成计数器74LS90的引脚图 时钟脉冲下降沿触发计数器状态改变，
二进制时钟 信号
计数输出 端
五进制时 钟信号
清零输入 端
置9输入 端
实验六 集成计数器及寄存器 74LS90 的全部功能如表11.14 所示。
实验六 集成计数器及寄存器 输 入
8421BCD码
5421BCD码
实验六 集成计数器及寄存器
十进制的输出波形如下：
实验六 集成计数器及寄存器 3、任意进制计数器设计方法
六进制计数器
八进制计数器
实验六 集成计数器及寄存器
连接上面的电路，实验所得的波形如下：
实验六选作）
实验六 集成计数器及寄存器
QA
8421BCD码连接方式
QB QC QD 注意：QD是高位
CP1
二进制
CP2
五进制
2-5分频十进制计数器
实验六 集成计数器及寄存器
二进制计数（CP1输入QA输出）的波形如下：
五进制计数（CP2输入QDQCQB输出）的波形如下：
实验六 集成计数器及寄存器
四、实验内容
2 、十进制计数（两种接法）
出 2 分频信号，即实现二进制计数。当 1不加信号，计数脉冲从 CP2码，最高位 输入时， D、 码接法，先模 5计数，后模2计数，由 QACP 、Q D、 QC、 Q01 B、 输出 5421 BCD 置 9 都是异步操作，而且置 9是优先的，所以称 R R02 为异步清 0端，SQ 91 、 、QB实现五进制计数。 Q ＡC 作进位输出，波形对称。 SQ 为异步置 9端。
1、整理好工具，把连接线拉直并整齐放到一起； 2、关闭所用仪器电源开关、把仪器放好； （探头不用拔掉） 3、整理好抽屉方可离开； 4、清理个人周围卫生。 请大家自觉遵守！谢谢！
实验六 集成计数器及寄存器
实验六 集成计数器及寄存器
实验六 集成计数器及寄存器
五、实验报告
1. 整理实验内容和各实验数据。 2.画出实验内容上、2所要求的电路图及波形图。
3.总结计数器使用特点。
实验六 集成计数器及寄存器
下次预习内容
实验八 波形产生及单稳态触发器
实验六 集成计数器及寄存器
六、实验结束
92 91 92 01 02
实验六 集成计数器及寄存器
四、实验内容
1、集成计数器74LS90功能测试。 • 74LS90 是二一五一十进制异步计数器。具有下述功能： 1）直接置0（R0(1) •R0(2) =1），直接置9（S9(1) •S9(2) =1） 2）二进制计数（Cp1输入;Qa输出） 3）五进制计数（CP2输入 ;Qd，Qc，Qb输出）
实验六 集成计数器及寄存器
实验六 集成计数器及寄存器
一、实验目的
1、熟悉集成计数器逻辑功能和各控制端作用。
2、掌握74LS90实现任意进制计数的方法。
实验六 集成计数器及寄存器
二、实验仪器
1、数字电路实验箱一台
2、双踪示波器
3、器件
74LS90 74LS00 十进制计数器 二输入端四与非门 2片 1片
注意:
R0 均为高电平有效 0 、R9 × 0 × × 为下降沿触发 0 × 0 CP
1 ↓ QD
QDQCQB输出 QDQCQBQA输出 8421BCD码 QAQDQCQB输出 5421BCD码
1
1
不
变
保
持
当 R01R02 ， S91S =0 0 。 当满足 R=1 01R 02=0 、 S 91时，无论时钟如何，输出全部清 S92=0时电路才能执行计数操作，根据 CP1、CP2的各种接 实现十进制计数有两种接法。一种是 8421 BCD码接法，先模 2 计数，后模 5计数，由 92 74LS90 功能表 法可以实现不同的计数功能。当计数脉冲从 CP 输入，CP2不加信号时， QABCD 端输 Q D、 C、 Q B、QA 输出8421 BCD 码，最高位 QD1 作进位输出。另一种是 5421 当 SQ S =1 时，无论时钟和清 0信号 R 、R 如何，输出就置 9。这说明清 0、