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1、实验五计数器的设计实验报告一、实验目的和要求1熟悉 JK 触发器的逻辑功能。2掌握用 JK 触发器设计同步计数器。二、实验仪器及器件1、实验箱、万用表、示波器、2、 74LS73 ， 74LS00 ， 74LS08 ， 74LS20三、实验原理1计数器的工作原理递增计数器 - 每来一个 CP，触发器的组成状态按二进制代码规律增加。递减计数器 - 按二进制代码规律减少。双向计数器 - 可增可减，由控制端来决定。2集成 J-K 触发器 74LS73 符号：图 1 J-K 触发器符号 功能：表 1 J-K 触发器功能表CPJK功能0000保持00110100清零01101001置位10111101翻
2、转1110 状态转换图：图 2 J-K 触发器状态转换图 特性方程： 注意事项： 在 J-K 触发器中，凡是要求接“ 1”的，一定要接高电平（例如 5V ），否则会出现错误的翻转。 触发器的两个输出负载不能过分悬殊，否则会出现误翻。 J-K 触发器的清零输入端在工作时一定要接高电平或连接到实验箱的清零端子。3时序电路的设计步骤内容见实验预习。四、实验内容1用 JK 触发器设计一个16 进制异步计数器，用逻辑分析仪观察CP 和各输出波形。2用 JK 触发器设计一个16 进制同步计数器，用逻辑分析仪观察CP 和各输出波形。3设计一个仿 74LS1944用 J-K 触发器和门电路设计一个特殊的12
3、进制计数器，其十进制的状态转换图为：5.考虑增加一个控制变量D，当 D=0 时，计数器按自定义内容运行，当D=1 时，反方向运行五、实验设计及数据与处理实验一16 进制异步计数器设计原理：除最低级外，每一级触发器用上一级触发器的输出作时钟输入，JK 都接HIGH ，使得低一级的触发器从1 变 0 时高一级触发器恰好接收下降沿信号实现输出翻转。实验二16 进制同步计数器设计原理：除最低级外，每一级的JK 输入都为所有低级的输出的“与”运算结果实验三仿 74LS194设计原理：前两个开关作选择端输入，下面四个开关模仿预置数输入，再下面两个开关模仿左移、右移的输入，最后一个开关模仿清零输入。四个触发
4、器用同一时钟输入作CLK 输入。用2 个非门与三个与门做成了一个简单译码器。对于每一个触发器，JK 输入总为一对相反值，即总是让输入值作为输出值输入。对于每一个输入，当模式“重置”输出为1 时，其与预置值结果即触发器输入；当模式“右移”、“左移”输出为1 时，其值为上一位或下一位对应值；当各模式输出均为0 时各触发器输入为0，使输出为 0 。实验四设计原理：在 12进制同步计数器中，输出的状态只由前一周期的状态决定，而与外来输入无关，因此目标电路为Moore 型。而数字电路只有0和 1 两种状态，因此目标电路要表达12 种状态需要用4 个变量 Q1、 Q2 、Q3、 Q4 的 16 种组合中的
5、12种。现定义十进制数 0112 的对应二进制数为输出状态，可得目标电路的状态转换表如下：表 212 进制同步计数器状态状态转换表CLK100012001030011401005010160110701118100091001101010111011121100130001本实验选择 J-K 触发器，根据状态转换表以及J-K 触发器特性方程：得到目标电路方程如下：输出方程： Y0nQ 0n 、 Y nQ n、 Y nQ n、 Y nQ n112233驱动方程： Q 0 一个 CP 发生一次变化，因此J0K0 1。Q 1每当 Q 0 为 1 时，发生变化，因此J1K 1 Q0n 。Q 2在 Q1
6、Q0 都为 1 以及 12（即 1100的时候）发生变化，因此J2 = K 2 =Q 1 nQ 0n +Q 3n Q2nQ 3 在 Q 2 Q 1Q 0 都为 1 的时候，以及 12 的时候发生变化，因此J3=K 3=Q 0n Q1n Q2n +Q 3n Q 2n 。状态方程： Q0n 1J 0 Q0nK 0Q0n（2 ）由以上三种方程可以画出逻辑图如下：实验五由于电脑重装原来打的文件没了，照一下实验报告里的五、实验心得与体会1、通过此次实验对于触发器的逻辑功能有了更深的了解，学会了用J K 触发器实现同步电路或者异步电路，并且可以用多种方法完成这次实验。除了上述方法，也可以采用四个触发器实现
7、1 15 计数的电路，并对其进行改进，使其在13 （即 1101 的时候）， Q 3Q2 进行清零。当然，达到相同目的的J 和 K 也是不唯一的。2 、在使用触发器前，要对其进行检查。具体方法是将J、 K 以及清零端接高电平，C1 接 CP，将 Q 接 led 灯，若灯每次状态都发生改变，则证明触发器没有问题。在实验中若是出现了问题，要进行故障检查。有以下的检查方法 查线法由于在实验中大部分故障都是由于布线错误引起的，因此，在故障发生时，复查电路连线为排除故障的有效方法。应着重注意：有无漏线、错线，导线与插孔接触是否可靠，集成电路各脚是否与插座插牢、集成电路是否插反等。 观察法用万用表直接测量各集成块的Vcc 端是否加上电源电压；输入信号、时钟脉冲等是否加到实验电路上，观察输出端有无反应。重复测试观察故障现象，然后对某一故障状态，用万用表测试各输入/ 输出端的直流电平，从而判断出故障是否由插座、集成块引脚连接线等原因造成的故障。3 、在此次实验中，最容易发生的错误就是弄混了Q 与 Q 反向。在实验前一定要观察触发器的结构，使其与功能图相对应。作为端口输出的时候，也一定要检查，输出的是Q还是Q反。