华中科技大学
电子线路设计、测试与实验》实验报告
实验名称：集成运算放大器的基本应用
院（系）：自动化学院
地点：南一楼东306
实验成绩：
指导教师：汪小燕
2014 年6 月7 日
、实验目的
1）了解触发器的逻辑功能及相互转换的方法。
2）掌握集成JK 触发器逻辑功能的测试方法。
3）学习用JK 触发器构成简单时序逻辑电路的方法。
4）熟悉用双踪示波器测量多个波形的方法。
（5）学习用Verliog HDL描述简单时序逻辑电路的方法，以及EDA技术
、实验元器件及条件
双JK 触发器CC4027 2 片；
四2 输入与非门CC4011 2 片；
三3 输入与非门CC4023 1 片；
计算机、MAX+PLUSII 10.2集成开发环境、可编程器件实验板及专用电缆
三、预习要求
（1）复习触发器的基本类型及其逻辑功能。
（2）掌握D触发器和JK触发器的真值表及JK触发器转化成D触发器、T触发器、T 触发器的基本方法。
（3）按硬件电路实验内容（4）（5），分别设计同步3 分频电路和同步模4 可逆计数器电路。
四、硬件电路实验内容
（1）验证JK触发器的逻辑功能。
（2）将JK触发器转换成T触发器和D触发器，并验证其功能。
（3）将两个JK触发器连接起来，即第二个JK触发器的J、K端连接在一起，
接到第一个JK触发器的输出端Q两个JK触发器的时钟端CP接在一起，并输入1kHz 正方波，用示波器分别观察和记录CP Q、Q的波形（注意它们之间的时序关系），理解2分频、4分频的概念。
（4）根据给定的器件，设计一个同步3分频电路，其输出波形如图所示。
然后组装电路，并用示波器观察和记录CP Q、Q的波形。
（5）根据给定器件，设计一个可逆的同步模4 计数器，其框图如图所示。
图中，M为控制变量，当M=0时，进行递增计数，当M=1时，进行递减计数；Q、
Q为计数器的状态输出，Z为进位或借位信号。
然后组装电路，并测试电路的输入、输出
波形。
五、实验结果及分析
5.1三分频电路
得到激励方程:
K1
J0
K0
1
Q1
1
输出方程：
Q1n1
Q；
Q0r
Q°n1Q1Q
按照上述分析，得到实验电路图如下：
(2)按照上述设计电路，插板实验得到示波器的图形如下:
（3）结果分析
从图上可以看出，同步三分频电路较好的将原输入信号的频率减为原来的1/3，且实现了状态真值表的功能。
5.2同步模4计数器
（1）功能简介
Q i、Q o为计数器状态，M为输入控制端，当M 0时，进行递增计数，当
M 1时，进行递减计数。
Z为输出进位或借位信号
（2）状态转换真值表
根据电路功能及JK触发器的性质，状态转换真值表如下:
根据真值表作卡诺图化简得激励方程为：
J o 1
K o 1
J1 Q o M Q o M Q o M gQ o M
K1 J1
输出方程为：
Z Q1gQ o M gQ1Q o M
根据激励方程及输出方程，作出电路图如下:
(3)连接电路后，示波器观察Q「Q。
、Z的波形如下:
当M 0时，波形实现了递增计数功能，触发方式选择下降，得到实验波形如下，Q1, CP波形如下:
Q1, Q0波形如下:
Q1与进位退位信号Z波形如下:
当M 1时，波形有递减计数功能，触发方式选择上升
Q1与Q0波形:
Q1与进位信号Z波形:
(4)注意事项
1. 实验中需观察多个波形，故需选定某一波形为基准信号，其他信号通过与该信号比对判断结果是否错误。
2. 注意示波器触发选项，为使触发器从“零”开始工作，需要选择触发设置的信号端及触发选项(上升、下降)。
3. 同步模4技术实验连线较复杂，需准备足够导线及相应集成电路，连线时要有耐心。
5.3、十进制加减可逆计数器设计(附加实验题，未做)
设计方案
在十进制计数体制中，每位数都可能是0，1, 2, ,，9十个数码中的任意一个，且“逢十进一”。
根据计数器的构成原理，必须由四个触发器的状态来表示一位十进制数的四位二进制编码。
而四位编码总共有十六个状态。
所以必须去掉其中的六个状态，至于去掉哪六个状态，可有不同的选择。
这里考虑去掉1010〜1111六个状态，即采用8421BC［码的编码方式来表示一位十进制数。
8421BCD码异步十进制加计数器：用JK主从触发器组成的一位异步十进制加计数器如图所示。
1T
8.5.1 8421BCD码异步十遊制加计数器澎辑图⑹ 工作波形
1、电路结构：由四个JK主从触发器组成，其中FF0始终处于计数状态。
Q0 同时触发FF1和FF3, Q3反馈到J1，Q2Q1作为J3端信号。
2、工作原理：
(1)工作波形分析法由逻辑图可知，在FF3翻转以前，即从状态0000到0111 为止，各触发器翻转情况与异步二进制递增计数器相同。
第八个脉冲输入后，四个触发器状态为1000,此时Q3= 0,使下一个FF0来的负阶跃电压不能使FF1翻转。
因而在第十个脉冲输入后，触发器状态由1001变为0000,而不是1010,从而使四个触发器跳过1010〜1111六个状态而复位到原始状态0000,其工作波形
如图8(b)所示。
当第十个脉冲作用后，产生进位输出信号 C0=Q3QQ
3、触发器在异步工作时，若有 CP 触发沿输入，其状态由特征方程确定，否
则维持原态不变。
这时触发器的特征方程可变为 Qn+仁(JQ n+KQ n)Cp+Q nCH, 其中CPJ = 1表示有CP 触发沿加入，CP= 0表示没有CP 触发沿加入。
所以可以 写出 以下状态方程：
c
烬細皿师
J Qi =^QiCPd 根据以上状态方程，即可列出计数器的状态转移表。
七、实验总结
1、 本次实验有模3、模4两个实验，其中模3实验较简单，连线不复杂，模 4实验连线较复杂。
模3实验可作为多波形观察方法的入手实验，为模 4实验中 的波形观察，示波器设置打基础。
在实验时，首先要注意示波器触发时的信号源， 一般选为周期最长的信号。
其次，注意设置示波器触发方式，在递增计数时，选
择“下降触发”，在递减计数时，选择“上升触发”。
2、 书到用时方恨少，事非经过不知难。
实验课的效率和理论课的扎实水平是 正相关的，在实验中遇到问题时，如果理论课扎实，很快就能排除问题，如果理 论课不扎实，就会不知从何入手排查。
课本上的永远是最简单的，不经过实践，
不能对知识形成强烈的印象。
课本上的几根毫不在意的导线，可能就是葬送自己 实验的“陷阱”。
3、 这个实验横跨五一，时间跨度可谓很长了。
只记得自己还有一个模四的实 验没有验收，模三的实验还是比较简单的。
至于为什么在五一之前没有把模四的 实验验收掉的原因现在看来，估计是当时哪里的一根线连错了，直接导致了 Z 的 输出波形和参考的波形相差了四分之一个周期， 再加上时间也不是很长了，于是 就有了下次实验再验收的想法，现在看来，还是有点错误的。
五一之后的实验一 样的不好做，之前的实验又没有验收，学习的压力也逐渐大了起来，感觉自己也 比较吃力的，实验还是要好好做的。
老师的话也是为我们好的。
理论与实践的相 互结合，其学习的效果是非常大的。
以后对每个实验都应该尽全力做好。
(2)状态方程分析法： 首先列
出各触发器驱动方程:。