实验六 计数器及其应用
一、实验目的
1．学习用集成触发器构成计数器的方法
2．掌握同步计数的逻辑功能、测试方法及功能扩展方法 3．掌握构成任意进制计数器的方法
二、实验设备和器件
1．+5V直流电源 2．双踪示波器 3．连续脉冲源 4．单次脉冲源 5．逻辑电平开关 6．逻辑电平显示器 7．译码显示器
8．CC4013×2（74LS74） CC40192×3（74LS192） CC4011（74LS00） CC4012（74LS20）
三、实验原理
计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来计脉冲数，还常用作数字系统的定时、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。计数器计数时所经历的状态总数为计数器的模（M）。计数器按模可分为二进计数器（M=2n）、十进计数器（M=10n）和任意进制计数器（M≠2n、M≠10n）。
按计数脉冲输入方式不同，可分为同步计数和异步计数。
按计数值增减趋势分为：加法计数器、减法计数器和可逆（加/减）计数器。 1．用D触发器构成异步二进制加/减计数器
图6-1是用四只D触发器构成的四位二进制异步加法计数器，它的连接特点是将每只D触发器接成T触发器，再由低位触发器的Q端和高一位的CP端相连接。
若将图6-1稍加改动，即将低位触发器的Q端与高一位的CP端相连接，即构成了一个4位二进制减法计数器。
2．中规模十进制计数器、十六进制计数器
（1）CC40192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能。
当清除端CR为高电平“1”时，计数器直接清零；CR置低电平则执行其它功能。
当CR为低电平，置数端LD也为低电平时，数据直接从置数端D0、D1、D2、D3置入计数器。
当CR为低电平，LD为高电平时，执行计数功能。执行加计数时，减计数端CPD接高电平，计数脉冲由CPU输入；在计数脉冲上升沿进行8421码十进制加法计数。执行减计数时，加计数端CPU接高电平，计数脉冲由减计数端CPD输入，表6-2为8421码十进制加、减计数器的状态转换表。
表6-2 加法计数 输入脉冲数 Q3 输出 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 0 3 0 0 1 1 4 0 1 0 0 5 0 1 0 1 6 0 1 1 0 7 0 1 1 1 8 1 0 0 0 9 1 0 0 1 减计数 （2）74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，他可以灵活的运用在各种数字电路，以及单片机系统种实现分频器等很多重要的功能。它是具有异步清零、同步计数的十六进制计数器。
其引脚排列及逻辑符号如图6-3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；
A、预置端复位法
预置端复位法是取前M个状态构成模为M的计数器。如图6-6所示为一个由74161构成的M为6的计数器。
B、 预置任意数
采用预置的办法，可以预置任意的数D从而跳越N-M个状态得到模为M的计数器。
四、实验内容与步骤
1．测试CC40192或74LS192同步十进制可逆计数器的逻辑功能
计数脉冲由单次脉冲源提供，清除端CR、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接实验设备的一个译码显示输入相应插口A、B、C、D；CO和BO接逻辑电平显示插口。按表9-1逐项测试并判断该集成块的功能是否正常。
（1）清除
令CR=1，其它输入为任意态，这时Q3Q2Q1Q0=0000，译码数字显示为0。清除功能完成后，置CR=0
（2）置数
CR=0，CPU，CPD任意，数据输入端输入任意一组二进制数，令LD=0，观察计数译码显示输出，予置功能是否完成，此后置LD=1。
（3）加计数
CR=0，LD=CPD=1，CPU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码十进制状态转换表进行；输出状态变化是否发生在CPU的上升沿。
（4）减计数
CR=0，LD=CPU=1，CPD接单次脉冲源。参照（3）进行实验。
清除 置数 加计数 减计数 2．验证74LS161的逻辑功能。分别用预置端复位法及进位端预置法，构成M（1）验证74LS161的逻辑功能：R’d=0 R’d=1;LD’=0;CP=↑ R’d=1；LD’=1;ET=1；EP=1；CP=↑ R’d=1;LD’=1;ET=0 （2）预置端复位法：
（3）进位端预置法：
五、思考题
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。
实验中，多次出现错误，对于原理把握不够清楚，在慢慢了解实验之后，明白了计数器的使用范围十分广泛，实验过程较为充实，这次实验花费时间较以往更长，部分电路图是和同学讨论之后得出的，有很多的收获。
