数电实验五.docx
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数电实验五
实验五计数器的设计
、实验目的
熟悉J-K触发器的逻辑功能，掌握J-K触发器构成异步计数器和同步计数器。
二、实验仪器及器件
1•数电实验箱、万用表、示波器；
2.74LS73，74LS00，74LS08，74LS20；
三、实验预习
1•复习时序逻辑电路设计方法；
2•按实验内容设计逻辑电路画出逻辑图；
四、实验原理
本实验采用集成J-K触发器74LS73构成时序电路，其符号、功能、特性
方程和状态转换图见下图：
符号：
J-K触发器功能表：
表达式:
状态转换图：
J=1
J二X
K-l
主从结构的J-K触发器在结构上和制造工艺的要求尚还有缺点，使用时要求的工作条件较严格，负载能力也往往达不到理论值。
在门电路中往往认为输入端悬空相当于接了高电平，在短时间的试验期间不会出错。
但在J-K触发器中，凡是要求接“1”的，一定要接入高电平，否则会出现错误的翻转。
触发器的两个输出的负载过分悬殊，也会出现误翻。
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试验箱的清零端子。
下面简要的介绍时序逻辑电路的设计步骤，如下图所示：
五、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
的波形:
PROTEUS电路仿真:
实验观察结果:
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
的波形:
PROTEUS电路仿真:
实验观察结果:
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■JT"BiBiBliH
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3•用J-K触发器和门电路设计一个特殊的12进制同步计数器，其十进制的转
换图为：
01-H）W3-*04-^05^06-►07^08-^09^1（H11->12
I
可得计数器状态转换图：
0001-0010-0011-0100-0101-0110
1I
1100^1011^1010-1001-1000-0111
得出次态卡诺图:
故可求出每个触发器的状态方程，如下:
-Qi^Qon
60}
01
11
3
00
X
0
u
1
01
1
0
0
1
11
1
X
X
X
10
1
0
0
1
Qon+1=Qo
QinQon
00011110
00
X
/T\
0
01
0
1
0
111
11
0
I；i
X
x
10
0
0
V
二Q°Q[+Q°Q[
Q2n+1二Q1Q°Q2+（Q3Q1十Q3Q0）Q2
Qs"仁Q2Q3十Q2Q1Q0Q3
求得：
■Q0n+1=Q0
QJ"二Q（）Qi+Q°Q[
<
Q/R+i二QiQoQd+CQsQ]+Q3Q0）Qg（Q3n+—-02^3"^^2^1^0^3
又有:
故得:
Jo=©=[
Ji—Ki=Qo
J?
二二Q3Q1+Q3Q0匸Q3Q1Q0
J3=Q?
QiQ（）,Kj=Q2
PROTEUS电路仿真:
3
RIGOL
HL5片
AJUL
实验观察结果
幵
n
水平
4•考虑增加一个控制变量D，当D=0时，计数器按实验内容3方式（顺时针）
3的反
运行，当D=1时，无论计数器当前处于什么状态，计数器按实验内容
方向（逆时针）运行；
1D=0时：
Jo=Ko=D
Ji=Ki=DQo
J2=DQiQo，K2=DQ3Q1Q0
J3=DQ2Q1Q0，K3=DQ2
2D=1时：
类同实验内容3的分析方法可得:
最后有:
J0=K0=D
J1=K1=DQ0
J2=DQ1（Q3+^Q°），K2=DQ0+Q1
J3=DQ2Q1Q0，K3=DQ2+Q1+Q0
综合①②可有PROTEUS仿真如下:
1）D=1时:
2）D=0时:
补充细节图:
5•用J-K触发器和门电路设计一个具有置零，保持，左移，右移，并行送数功
能的二进制四位计数器模仿74LS194功能。
（注：
在实验箱上可只实现左移或右移功能，在PROTEUS软件上课实现对五个功能的综合实现）
74LS194功能表:
Cr
S1
So
工作状态
0
X
X
置零
1
0
0
保持
1
0
1
右移
1
1
0
左移
1
1
1
并行送数
PROTEUS仿真如下:
细节图:
可以知道该仿真电路成功利用了J-K触发器和门电路设计一个具有置零，保持,
左移，右移，并行送数功能的二进制四位计数器模仿74LS194的功能，具体分
析如下：
（J-K触发器中K端反相后与J端接在一起构成D触发器，使时钟信号下降沿触发时Q=D输入端）
1设右下角开关为Cr，左下角两个开关从左到右分别为Si、So,两块74LS153
从上到下分别为甲、乙，由上到下的四个触发器为0、1、2、3；
274LS153功能如下：
（1E和2E为使能端，接地有效）
A
B
1Y
2Y
o
o
1Xo
2Xo
o
1
1X2
2X2
1
o
1X1
2X1
1
1
1X3
2X3
3状态分析：
1）Cr=1，所有触发器清零端生效，清零；（以下为Cr不为1的时候）
2）S1=So=O时：
Qo=Do=甲处1丫=甲处1X0=Qo,其余触发器同理，总体即呈现保持功能；
3）S1=0，So=1时：
Qo=Do=甲处1Y=甲处1X2=Q3,同理，Q1=Qo,Q2=Q1,Q3=Q2,实现了右
移功能；
4）S1=1，So=o时：
Qo=Do=甲处1Y=甲处1X仁Q1，同理，Q1=Q2,Q2=Q3,Q3=Qo，实现
了左移
5）S1=1，So=1时：
（此处以并行输入1111为例）
Qo=D0=甲处1Y=甲处1X3=1，同理，Qi=Q2=Q3=1,实现了并行传数;
六、实验心得
只要理论算的对，不怕仿真做得累！
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