实验五 时序逻辑电路(计数器)
一、实验目的
1．掌握同步计数器设计方法与测试方法。
2．掌握常用中规模集成计数器的逻辑功能和使用方法。 二、实验资料 1．计数器
计数器不仅可用来计数，也可用于分频、定时和数字运算。在实际工程应用中，一般很少使用小规模的触发器组成计数器，而是直接选用中规模集成计数器。下面介绍几种常见的集成计数器。
(1) 四位二进制（十六进制）计数器74LS161/74LS163
74LSl61是同步置数、异步清零的4位二进制加法计数器，其功能表见表5.1。
74LSl63是同步置数、同步清零的4位二进制加法计数器。除清零为同步外，其他功能与74LSl61相同。二者的外部引脚图也相同，如图5.1所示。
表5.1 74LSl61（74LS163）的功能表
清零 RD 0 1 1 1 1 预置 LD × 0 1 1 1 使能 EP × × 0 × 1 ET × × × 0 1 16VCC时钟 CP × （ × × 15RCO预置数据输入 A ） × × × × 14QA输出 QA 0 DA QB 0 DB QC 0 DC QD 0 B × × × × 12QCC × × × × 11QDD × × × × 10ET工作模式 异步清零 数据保持 数据保持 加1计数 DA DB DC DD DD 同步置数 保 持 保 持 计 数 9LD13QB74LS161(74LS163)RDCPABCDEPGND12345678 图5.1 74LS161（74LS163）外部引脚图
（※）有关74LS161（74LS163）其他参数请查阅相关手册。
（2）集成计数器的应用——实现任意M进制计数器
一般情况任意M进制计数器的结构分为3类，第一类是由触发器构成的简单计数器。第
二类是由集成二进制计数器构成计数器。第三类是由移位寄存器构成的移位寄存型计数器。
第一类，可利用时序逻辑电路的设计方法步骤进行设计（具体步骤见教材）。 第二类，当计数器的模M较小时用一片集成计数器即可以实现，当M较大时，可通过多
片计数器级联实现。两种实现方法：反馈置数法和反馈清零法。
第三类,是由移位寄存器构成的移位寄存型计数器（※）具体实现请参考实验资料 2 三、实验设备与器件
设备：THHD-2型数字电子技术实验箱、示波器、信号源 器件：74LS163、74LS163、74LS00、74LS20等。 四、实验内容及步骤
1. 试用中规模集成计数器74LS161/74LS163和与非门74LS00，设计一个十进制计数器，要求分别使用同步置数（用74LS163）、异步清零（用74LS161）两种方式进行设计。电路的状态转换如下图所示。
0000100100011000001001110011011001000101
2. 用D触发器74LS7474设计一个六进制扭环形计数器（不能自启动）。 3. 试用74LS163及74LS00设计一个具有方波输出的六分频电路。
注意：选择适当时钟输入方式及频率，用示波器观察并记录时钟与分频输出信号的时序波形。
CPQ0Q1Q2Q312345678910111213141516
实验要求：① 根据选择的芯片完成电路的设计并画出电路图。
② 连接电路，选择适当时钟输入方式及频率，用发光二极管或数码管观察计数 过程，并记录状态转换规律。
③ 选择适当的时钟输入方式及频率，用双踪示波器观察计数器各输出端对应时 钟的输出波形并记录。
注：第(1)、(2)项实验内容，CP接单次脉冲，输出接数码管或发光二极管；
第(3)项内容CP接连续波脉冲，用双踪示波观察并记录输出端对应CP的输出波形。 五、实验报告 1．实验预习
(1) 熟悉集成计数器的功能，能够通过功能表熟练归纳集成计数器的功能。
(2) 完成实验的预习报告，包括：实验目的、实验设备、根据实验内容完成各电路的设
计，画出电路图并完成原始数据记录表格及图形的绘制。
2．实验及数据处理
(1) 根据实验内容认真完成实验中的各项测试任务，仔细观察实验中的各种现象并加以
分析。 (2) 在数据记录表格及图形中记录实验测量数据，并对实验数据进行分析。 3．思考题
(1) 同步计数器与异步计数器有何区别？计数器与分频器有何区别？ (2) 集成计数器的同步清零和异步清零有和区别？ (3) 如何判断计数器能否自启动?
(4) 简述用双踪示波器测试多路信号的时序波形的方法。
(5) 在利用数码管或发光二极管观察电路的状态转换规律及用示波器观察时序波形时，
时钟输入方式及频率应如何选择？ 4．实验的注意事项及主要经验教训。
实验五：时序逻辑电路实验
1．用74LS161/74163和74LS00，设计实现从0~9计数的十进制计数器
（1）反馈清零法（74161） 状态图：
（实验电路）
（2）反馈置数法（74163） 状态图：
（实验电路）
2．用74LS74 （D触发器）实现六进制扭环形计数器（不能自启动）
（实验电路） 状态图：
3．用74LS163及74LS00设计实现具有方波输出的六分频电路
时序图：
（实验电路）