基礎(chǔ)課計數(shù)與分頻電路演示

（優(yōu)選）基礎(chǔ)課計數(shù)與分頻電路1當(dāng)前第1頁\共有34頁\編于星期二\20點一、計數(shù)器與分頻電路的簡介

計數(shù)器是數(shù)字系統(tǒng)中一種用得最多的時序邏輯部件，他的基本功能是記錄輸入脈沖的個數(shù)，可用于分頻、定時、產(chǎn)生順序脈沖和序列碼以及數(shù)值運算等。分頻器是加法計數(shù)器和減法計數(shù)器的統(tǒng)稱。當(dāng)前第2頁\共有34頁\編于星期二\20點6/13/2023374LS161是同步置數(shù)，異步清零十六進(jìn)制（M=16）計數(shù)器，其功能表如下PTCLKQ3Q2Q1Q0功能01φφφ0000異步清零10φφ↑D

B

C

A同步并入1111↑0000~11118421計數(shù)1101φQn3Qn2Qn1Qn0

保持QCC=QCCn11φ0φQn3Qn2Qn1Qn0保持QCC=0當(dāng)前第3頁\共有34頁\編于星期二\20點P194-174LS161是同步置數(shù)，異步清零十六進(jìn)制（M=16），其管腳圖和功能表參見《電工電子實驗手冊》P91用模N的計數(shù)器構(gòu)成模M的計數(shù)器(N>M)，一般采用同步置數(shù)的方法?？刹捎弥米钚?shù)法、置“0”法和置最大數(shù)法?；舅枷胧鞘褂嫈?shù)器從預(yù)置狀態(tài)開始計數(shù)，當(dāng)計到滿足模值為M的終止?fàn)顟B(tài)時產(chǎn)生置數(shù)控制信號，下一CP周期進(jìn)行置數(shù)，重復(fù)計數(shù)過程，從而實現(xiàn)模M的計數(shù)。用74LS161設(shè)計M＝7的計數(shù)器，測試并記錄CP、QA、QB、QC、QD各點波形。當(dāng)前第4頁\共有34頁\編于星期二\20點6/13/20235用74161構(gòu)成模M計數(shù)器的示意圖74LS161ABCDCPQ3

Q2

Q1

Q0

QCCPTCR反饋函數(shù)LD預(yù)置數(shù)“1”P194-1-設(shè)計過程:當(dāng)前第5頁\共有34頁\編于星期二\20點6/13/202361.置“0”法同步預(yù)置數(shù)為全“0”。對于同步預(yù)置加計數(shù)器，反饋狀態(tài)為（M－1），本例中反饋狀態(tài)為7－1=6，即計數(shù)器從“000”計到“0110”。反饋函數(shù)LD=Q2Q1當(dāng)前第6頁\共有34頁\編于星期二\20點6/13/20237預(yù)測波形:當(dāng)前第7頁\共有34頁\編于星期二\20點用示波器畫輸出波形：當(dāng)前第8頁\共有34頁\編于星期二\20點用示波器畫輸出波形：當(dāng)前第9頁\共有34頁\編于星期二\20點用示波器畫輸出波形：當(dāng)前第10頁\共有34頁\編于星期二\20點6/13/2023112.置最大數(shù)法(非8421碼)反饋狀態(tài)為（M－2），本例中反饋狀態(tài)為7－2=5，即計數(shù)器從“1111”計到“0101”。反饋函數(shù)LD=Q3Q2Q1Q0當(dāng)前第11頁\共有34頁\編于星期二\20點6/13/202312預(yù)測波形:當(dāng)前第12頁\共有34頁\編于星期二\20點6/13/2023133.置最小數(shù)法(非8421碼)同步預(yù)置最小數(shù)，最小數(shù)=N－M。本例中最小數(shù)=16-7=9，即計數(shù)器從“1001”計到“1111”。可利用“QCC”經(jīng)反相后置數(shù)。電路最簡單。當(dāng)前第13頁\共有34頁\編于星期二\20點6/13/202314預(yù)測波形:當(dāng)前第14頁\共有34頁\編于星期二\20點6/13/202315以置“0”法為例：用雙蹤示波器同時觀測、記錄CP和QC的波形。觸發(fā)信源應(yīng)選擇QC的通道。至少顯示QC一個完整的周期，并注意查驗、確認(rèn)QC一個的周期的起始位置。將觀測CP的探頭依次分別觀測、記錄QB、QA波形。在示波器上QB、QA一個的周期的起始位置和QC的起始位置相同。記錄波形時必須注意CP、QC、QB、QA各波形的時間關(guān)系。P194-1-調(diào)測當(dāng)前第15頁\共有34頁\編于星期二\20點2、設(shè)計一個分頻比N=5的整數(shù)分頻電路，觀察并記錄時鐘和輸出波形。解：①搞清分頻的概念。首先分頻是一個大的概念，它可以用加法計數(shù)器實現(xiàn)，也可以用減法計數(shù)器實現(xiàn)。但通常人們習(xí)慣于用加法計數(shù)器實現(xiàn)分頻。根據(jù)M=7計數(shù)器的分析設(shè)計，本題也就是用置“0‘法設(shè)計M=5的加法計數(shù)器。則其反饋函數(shù)按SM-1狀態(tài)書寫：M–1=5–1=6=(0100)2;二、P194-2當(dāng)前第16頁\共有34頁\編于星期二\20點即：SM-1=（0100）2。當(dāng)前第17頁\共有34頁\編于星期二\20點預(yù)測輸出波形：當(dāng)前第18頁\共有34頁\編于星期二\20點例：試用MUX產(chǎn)生1110010序列信號，用示波器雙蹤觀察并記錄時鐘和序列信號波形。設(shè)計思路：計數(shù)器+數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計分析：①分析序列碼碼長M=7；

②確定計數(shù)器的模長M=7；

③列真值表

三、P176-3當(dāng)前第19頁\共有34頁\編于星期二\20點④求解LD=Q2Q1

當(dāng)前第20頁\共有34頁\編于星期二\20點⑤畫波形當(dāng)前第21頁\共有34頁\編于星期二\20點示波器畫波形：Ch2作為觸發(fā)源當(dāng)前第22頁\共有34頁\編于星期二\20點擦出多余的波形，獲得最終的輸出波形：當(dāng)前第23頁\共有34頁\編于星期二\20點6/13/202324思考題：1、用預(yù)置法設(shè)計M=9的計數(shù)電路。同步預(yù)置數(shù)為全“0”。對于同步預(yù)置加計數(shù)器，反饋狀態(tài)為（M－1），本例中反饋狀態(tài)為9－1=8，即計數(shù)器從“0000”計到“1000”。反饋函數(shù)LD=Q3當(dāng)前第24頁\共有34頁\編于星期二\20點6/13/202325M=9的輸出波形圖：當(dāng)前第25頁\共有34頁\編于星期二\20點6/13/2023262、試用74161和門電路設(shè)計循環(huán)順序為0,1,2,5,6,7,0,1…的模長為6的計數(shù)電路。要求電路具有自啟動能力，寫出設(shè)計過程，畫出電路原理圖。解：1、列出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表

2、在考慮自啟動的基礎(chǔ)上寫出反饋函數(shù)

3、寫出數(shù)據(jù)端的數(shù)據(jù)D2=D0=1，D3=D1=0當(dāng)前第26頁\共有34頁\編于星期二\20點3、設(shè)計一個“10101”的序列信號發(fā)生器，觀察并記錄時鐘和輸出波形。常規(guī)的分析方法通常是：①先分析序列長度，即：序列長度=5；②再根據(jù)序列長度確定計數(shù)器的模長，M=5。③

選擇74151數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)序列碼。設(shè)計思路：①74161用置“0”法設(shè)計一個M=5的加法計數(shù)器;②采用74151芯片，實現(xiàn)“10101”序列碼。當(dāng)前第27頁\共有34頁\編于星期二\20點設(shè)計步驟：當(dāng)前第28頁\共有34頁\編于星期二\20點預(yù)測輸出波形：當(dāng)前第29頁\共有34頁\編于星期二\20點4.示波器的輸入耦合方式中直流和交流有什么區(qū)別？請分別舉一個實際應(yīng)用的例子加以說明。解:直流耦合：信號的交直流成分都能顯示；例如：數(shù)字電路中時鐘信號的測量。交流耦合：信號的交流成分能正常顯示，直流成分不能顯示。例如：測量直流穩(wěn)壓電源中的紋波。

5.判斷題(1)示波器同時觀察M=7計數(shù)器的時鐘信號cp和進(jìn)位信號F時觸發(fā)源應(yīng)該選擇為F。（√）(2)示波器耦合方式中的DC耦合是指直流耦合，只有直流分量能夠通過示波器顯示出來。（X）當(dāng)前第30頁\共有34頁\編于星期二\20點6.示波器在雙蹤使用時，為了使兩個通道的波形穩(wěn)定的顯示在屏幕上，在什么情況下使用信號強的信號作為觸發(fā)同步信號；在什么情況下使用周期長的信號作為觸發(fā)同步信號。答：同頻下使用強信號作為同步觸發(fā)信號；在不同頻率下（整數(shù)倍）使用頻率低的信號或周期長的信號作為同步觸發(fā)信號。當(dāng)前第31頁\共有34頁\編于星期二\20點7、用示波器顯示TTL電平時，其輸入耦合方式選擇DC（直流）(DC（直流）、AC（交流）、GND（接地）)；當(dāng)雙蹤顯示頻率相同、幅度分別為5mv和1V的兩個正弦波形時，觸發(fā)信源選擇幅度為1V的那一路。當(dāng)頻率不同，但兩路波形的頻率具有整數(shù)倍關(guān)系時，選擇周期長(長、短)的那一路作觸發(fā)信源。當(dāng)前第32頁\共有34頁\編于星期二\20點8.如圖1所示電路，用TY-360型萬用表的直流電壓檔測量VR2，僅考慮測量儀表內(nèi)阻對被電路的影響時請計算：（列出計算過程）。①用50V直流電壓檔測得的電壓讀數(shù)VR2=4.55V。②用10V直流電壓檔測得的電壓讀數(shù)VR2=3.33V。解:TY-360型萬用表的直流電壓檔的等效電阻為：20KΩ/V(0.1～50V檔),萬用表的等效電阻R=20KΩ×50V=1000KΩVR2=[10÷(200+200//1000)]×(200//1000)≈4.55V萬用表的等效電阻R=20KΩ×10V=200KΩVR2=[10÷(200+200/