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电子技术项目教程(Proteus版) 项目九


电路设计:
U1:A
74LS04
计分按键
2
1
R1
10k
U2:A
1 2
4 5
R2 U2:B
10k
+5V
+5V
U3
+5V 74LS00
3
6
3 4 5 6
7 10 2 9 1
D0 Q0 D1 Q1 D2 Q2 D3 Q3
RCO ENP ENT CLK LOAD MR
14 13 12 11 15
74LS00
计数器的种类很多。按其工作方式可分为同步计数器和异步计数 器;按其进位制可分为二进制计数器、十进制计数器和任意进制计 数器;按其功能可分为加法计数器、减法计数器和加/减可逆计数器 等。
计数器所能记忆的时钟脉冲个数M(容量)称为计数器的模。对 于二进制计数器M=2n。一个触发器可以表示1位二进制数,表示n位 二进制数需要用n个触发器。
U1:A(CLK)
+5V
SW 启动 复位
+5V
U1:A
S4
3J
Q5
1 CLK F0
2K
Q6
15 R
74LS112
U4
7 1 2 6 4 5 3
A B C D BI/RBO RBI LT
QA QB QC QD QE QF QG
13 12 11 10 9 15 14
74LS48
+5V
2 3
1
+5V
U1:B
10k
+5V
+5V
U3
+5V 74LS00
3
6
3 4 5 6
7 10 2 9 1
D0 Q0 D1 Q1 D2 Q2 D3 Q3
RCO ENP ENT CLK LOAD MR
14 13 12 11 15
74LS00
SW1 74LS160 +5V
清零 启动
R3
10k
U4
7 1 2 6 4 5 3
A B C D BI/RBO RBI LT
74LS48
QA QB QC QD QE QF QG
13 12 11 10 9 15 14
9.1.1 时序逻辑电路概述
数字逻辑电路通常分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。时 序逻辑电路主要由存储电路(触发器)和组合逻辑电路两部分组成。 按其工作方式不同,时序逻辑电路又分为同步时序逻辑电路和异步时 序逻辑电路。
电子技术项目教程(Proteus版)
项目9 球赛计分器设计与实现
计分器常用在一些竞赛上,显示球队或选手的比赛分数,应用非常 广泛。本项目将会介绍一些常用的计分器电路的工作原理与应用。
9.1 一位计分器电路设计与实现
工作任务: 利用74LS160同步十进制加法计数器来制作一个一位球赛
计分器,具有清零和计数功能。要求每次按下按钮一次,计分器 上的分数加1,实现0~9计数,并且通过74LS48驱动共阴数码管 显示计数结果。
同步时序电路中,各个触发器的时钟脉冲相同,即电路中有一个 统一的时钟脉冲,每来一个时钟脉冲,电路的状态只改变一次。
异步时序电路中,各个触发器的时钟脉冲不同,即电路中没有统 一的时钟脉冲来控制电路状态的变化,电路状态改变时,电路中要更 新状态的触发器的翻转有先有后,是异步进行的。
本章重点介绍同步时序逻辑电路的分析方法,以及常用集成时序 逻辑电路计数器原理与应用。
输入X
0 0 1 1
现态Qn
0 1 0 1
次态Qn+1
0 1 1 0
输出Z
0 0 0 1
(4). 画出状态图 根据状态转换真值表,可画出该同步时序电路的状态图。
(5). 逻辑功能说明 根据上述分析结果作出时序图,或用文字描述来说明电路的逻辑功能。
2、实例分析:
计数器是一种应用十分广泛的、对输入脉冲进行计数的时序逻辑 电路。
SW1 74LS160 +5V
清零 启动
R3
10k
U4
7 1 2 6 4 5 3
A B C D BI/RBO RBI LT
74LS48
QA QB QC QD QE QF QG
13 12 11 10 9 15 14
演示及原理分析:
U1:A
74LS04
计分按键
2
1
R1
10k
U2:A
1 2
4 5
R2 U2:B
写出触发器状态方程:
JK触发器的特征方程是
,将各触发器的驱
动方程代入其中,列出各触发器状态方程。
(3)状态真值表 由上述各方程,列出状态转换真值表,将外界输入信号和触发器的现
态均作为时序电路的输入信号,根据各触发器的状态方程,得到状态迁 移状况。用表列出,即为状态转换真值表。
(4)状态图 根据状态转换真值表可得到该时序电路的状态转换图。
S 10
11 J
Q9
13 CLK F1
12 K
Q7
U3:A
74LS08
14 R
74LS112
+5V
U2:A
S4
3J
Q5
1 CLK F2
2K
Q6
15 R
74LS112
(1)分清电路 根据已知时序电路,明确电路的各个部分,并确定输入信号和输出
信号。
输入信号:CP(U1:A) 输出信号:Q2、Q1、Q0 (2)列出3个方程 3个方程分别是输出方程、驱动方程和状态方程。 写出各触发器的驱动方程:
9.1.2 同步时序电路的分析
1、分析步骤:
(1). 认清电路 根据给定的同步时序电路,明确电路的各个组成部分,并确定输入
信号和输出信号。 (2). 列出方程
1)输出方程。同步时序电路的输出逻辑表达式。 2)驱动方程。各触发器输入端的逻辑表达式。 3)状态方程。将驱动方程代入相应触发器的特性方程中,便可得到该 触发器的次态方程。所有次态方程组合而成的方程组称为同步时序电路的 状态方程。
① 输出方程: ② 驱动方程:
Y Q1n Q2n

J
2
J1

Q1n Q0n

J
0

Q2n
K2 Q1n K1 Q0n K). 画出状态转换真值表
QQ12nn11

Q1n Q0n
Q0n1 Q2n
将触发器的现态和外部输入信号的各种取值组合,代入状态方程、输出 方程,求出相应的次态和输出。将外部输入信号、现态、次态和输出用表格 的形式列出,即为同步时序电路的状态转换真值表。
(5)功能描述
根据上述的结果作出时序图(波形图)或作文字描述。从状 态转换真值表和状态图可以看出,该电路就是一个模8同步计数器, 也是逢八进一的计数器。
9.1.3 常用的集成计数器
集成计数器产品种类繁多,如同步十进制计数器 74LS160 、 74LS162 ; 4 位 同 步 二 进 制 计 数 器 74LS161 、 74LS163;同步十进制加/减计数器74LS190;4位同步二进 制加/减计数器74LS191、74LS193,等等。
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