实验二十四 计数器 一、实验目的 1.了解二进制加法计数器的工作过程； 2.学会用触发器组成各种进制计数器； 3.掌握计数器的原理和测试方法。 二、实验原理 一般情况下，异步二进制计数器连接具有一定规律。 加法器：(1)若使用下降沿触发的计数功能触发器构成，CP1=CP,CP2=Q1，以此类推。 (2)若使用上升沿触发的计数功能触发器构成，CP1=CP,CP2=Q1,以此类推。 减法器：(1)若使用下降沿触发的计数功能触发器构成，CP1=CP,CP2=Q1，以此类推。 (2)若使用上升沿触发的计数功能触发器构成，CP1=CP,CP2=Q1，以此类推。 计数是一种最简单和最基本的运算，在各种数字系统中，往往需要对脉冲的个数进行计数，以实现运算、测量、定时、分频统计和控制逻辑功能。计数器种类繁多，分类方法也有多种： 按触发方式分类：分为同步计数器和异步计数器。 按计数过程的数字的增减趋势分类：分为加法计数器，减法计数器和可逆计数器。 按计数的数制分类：分为二进制、十进制和任意进制计数器等。 由D触发器组成的四位异步二进制加法计数器如图24-1所示。CP1接计数脉冲输入端，CP2~ CP4分别与前一级的反相输出端相连。当前一级触发器的状态由1变0时，反相输出端由0变1，形成一个脉冲上升沿，满足后一级触发器翻转的条件。 三、实验内容与要求 1.由D触发器组成一个四位异步二进制加法计数器。 (1)在学习机上用2片74LS74芯片（四个D触发器），按图24-1连成二进制加法计数器。其中Q1、Q2、Q3和Q4端通过导线分别与学习机上的4个发光二极管相连，各RD端连在一起与学习机上的一个按钮相连，计数脉冲输入端（CP1）与学习机上的单脉冲输出端相连。 (2)将计数器清“零”。 (3)在CP1端输入单脉冲，观察加法计数器计数情况。输入16个单脉冲，观察发光二极管的状态，了解计数过程，并记录各触发器在CP脉冲作用下的状态，填在表24-1中。 表24-1 输入CP数  二进制输出 十进制数 输入CP数  二进制输出 十进制数    Q4  Q3  Q2  Q1    Q4  Q3  Q2  Q1    0       8        1       9        2       10        3       11        4       12        5       13        6       14        7       15        2.由J-K触发器组成一个四位异步二进制加法计数器； 在学习机上用2片74LS112芯片（四个JK触发器），按图24-2连成二进制加法计数器。按内容1的方法完成实验，并设计表格记录各触发器在CP脉冲作用下的状态。 3. 由J-K触发器组成一个四位二——十进制加法计数器； 在学习机上用2片74LS112芯片（四个JK触发器），按图24-3连成二——十进制加法计数器。按内容1的方法完成实验，并设计表格记录各触发器在CP脉冲作用下的状态。 4.用归零法组成一个异步十进制加法计数器。 (1)将计数器的4个输出端，连到指示灯，以反映计数器状态，输入端可接单脉冲或连续脉冲； (2)列出计数器的逻辑功能状态表； (3)画出对应触发脉冲时计数器各输出端波形(提示：加连续脉冲，用示波器观测对应波形)； (4)设计实验电路和步骤。 四、实验设备 实验室提供的设备见表24-2。 表24-2 名 称 型号与规格 数量  数字学习机  1台  示波器 VP-5220D 1台  D触发器 74LS74 2片  与非门 74LS00 2片  J-K触发器 74LS112 2片   五、实验报告要求 1.画出实验线路图； 2.画出各计数器输出端的波形； 3.总结任意进制计数器(包括同步、异步触发)的设计方法。 六、注意事项 1.禁止拔插学习机上集成电路芯片； 2.根据学习机上芯片引脚说明图正确接线，特别要注意电源引脚千万不能接错，以免损坏芯片，影响实验正常进行。 七、思考题 1.加法计数器和减法计数器的区别是什么？ 2.同步计数器和异步计数器的区别是什么？ 3.由D触发器和J-K触发器组成的计数器的区别是什么？ 4.根据逻辑电路分析十进制加法计数器是如何去掉后6个计数状态的？ 5.根据逻辑电路分析十进制减法计数器的每个状态变化过程。