数字电路实验指导书

计数器74LS93是4位二进制计数器。计数频率最高可达16MHz。它包含4个主从JK触发器和附加门，是二--八进制的计数器。当CP从CP0输入，从Q0输出时，为二分频计数器；当CP从CP1输入，从Q1、Q2、Q3输出时，为八分频计数器，两计数器彼此独立。而当CP从CP0输入，输出Q0接CP1，这就构成了十六进制计数器。其功能和计数时序分别见表5.20.4和5.10.5，其外引线排列见图5.20.6。

译码器74LS138是3线-8线译码器。实验二中已有介绍，此处不再赘述。

图5.20.5所示计数译码型时序脉冲产生器可以产生8个节拍的脉冲，不会出现无效时序，本实验只需要4个节拍的时序脉冲，所以，该电路需要改接。

四、实验内容

1．参照表5.20.2，测试移位寄存器74LS194的逻辑功能。Q0—Q3接LED显示，CP接手动单次脉冲或1Hz

方波，M1、M0接SW1、SW2。 2．参照表5.20.4，测试计数器74LS93的计数功能。Q0～Q3，接LED显示，CP用1Hz方波。 3．照图5.20.4组装移位寄存器型环形计数器。选单次手动脉冲或1Hz方波作为CP输入，D0—D3用SW1～SW4分别预置二进制数0001、0101、0111观察数据的循环过程。

4．组装时序脉冲产生器。先按图5.20.5组装8个节拍的时序脉冲产生器，CP1选1kHz方波。在示波器上分别观察74LS138的输出Y0～Y7；然后改接电路，使之变成4个节拍的时序脉冲产生器。

5．按图5.20.1组装串行移位电路，将74LS125三态门的输入端接数据开关SW1-SW4，并置SW1～SW4为0001，CP选手动单次脉冲或1Hz方波。观察0001 4位二进制数串行输入至74LS194的右(左)移端，并行输出的传输过程。

6．将手动单次脉冲或1Hz方波改为lkHz方波，观察并记录CP波形、时序脉冲产生器输出Y0、Y1、Y2、Y3波形、移位寄存器74LS194串行输入右移端(左移端)DSR(DSL)波形，以及输出端Q0、Q1、Q2、Q3的波形。最后比较它们之间的时序关系。 五、实验报告要求

1．画出节拍脉冲产生器只产生四个节拍的电路图。 2．画出串行移位电路的实验电路图。

3．在坐标纸上对应绘出CP、Y0、Y1、Y2、Y3、DSR、Q0、Q1、Q2、Q3 10个波形的波形图，并比较它们之间的时序关系。 六、思考题

实验内容6．中，10个波形的翻转哪些是在CP的上升沿?哪些是在CP的下降沿?

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七、注意事项

1．集成芯片74LS93的电源和地与大多数集成芯片不同。它的正电源Vcc为第5脚，而接地端为第10脚，使用时要特别注意，以免接错，造成器件损坏。

2．图5.20.4所示移位寄存器型环形计数器在循环前必须预置一个初始状态(即被循环的二进制数)。所以，必须先使M0=M1=1，让初始状态并行输出到Q0～Q3，然后改变M0、M1电平，进行循环。

3．三态门74LS125的输出端线与后，严禁两个或两个以上的三态门同时选通。即节拍脉冲产生器所产生的脉冲不能同一时刻出现。 八、实验元、器件

移位寄存器 74LS194 1片，计数器 74LS93 1片，3线—8线译码器 74LS138 1片，三态门 74LS125 1片

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实验七 555集成定时器及应用（一）

一、实验目的

1．熟悉555集成定时器的组成及工作原理。

2．掌握用定时器构成单稳态电路、多谐振荡电路和施密特触发电路等。

3．进一步学习用示波器对波形进行定量分析，测量波形的周期、脉宽和幅值等。 二、预习要求

1．了解555集成定时器的外引线排列和功能。 2．熟悉用555集成定时器和外接电阻、电容构成的单稳触发器、多谐振荡器和施密特触 发器的工作原理。

3．计算实验内容6．中变音信号发生器两种声音的频率和持续时间。 三、实验原理与参考电路 1．555集成定时器简介

555集成定时器是模拟功能和数字逻辑功能相结合的一种双极型中规模集成器件。外加电阻、电容可以组成性能稳定而精确的多谐振荡器、单稳电路、施密特触发器等，应用十分广泛。

555定时器的内部原理框图和外引线排列图如图5.22.1所示。它是由上、下两个电压比较器、三个5k电阻、一个RS触发器、一个放电三极管T以及功率输出级组成。比较器C1的反相输入端⑤接到由三个5k电阻组成的分压网络的23Vcc处(⑤也称控制电压端)，同相输入端⑥为阈值电压输入端。比较器C2的同相输入端接到分压电阻网络的13Vcc处，反相输入端②为触发电压输入端，用来启动电路。两个比较器的输出控制RS触发器。当比较器C2②

2端的触发输入电压V2<13Vcc、比较器C1⑥端的阈值输入电压V6<3Vcc时，C2，输出为1，Cl输出为0，即RS触发器的S=1，R=0，故触发器置位(置1)，Q=0，所以放电三极管T截止。

2而当V2>13Vcc，V6>3Vcc时，S=0，R=1，触发器被复位(置0)，Q=1，放电三极管T导通。此外，RS触发器还设有复位端RD④，当复位端处于低电平时，输出③为低电平。控制电压端⑤是比较器C1的基准电压端，通过外接元件或电压源可改变控制端的电压值，即可改变比较器C1、C2的参考电压。不用时可将它与地之间接一个0.01的电容，以防止干扰电压引入。555的电源电压范围是+4.5～+18v，输出电流可达100～200mA，能直接驱动小型电机、继电器和低阻抗扬声器。

综上所述，不难得出555定时器的基本功能如表5.22.1所示。 2．555定时器的应用 (1)单稳态电路

单稳态电路的组成如图5.22.2所示。当电源接通后，Vcc通过电阻R向电容C充电，待 电容上电压Vc上升到2o为低电平，同时电容C通过三极管3Vcc时，RS触发器置0，即输出VT放电。当触发端②的外接输入信号电压VI<1RS触发器置1，即输出Vo为高电平，3Vcc时，同时，三极管T截止。电源Vcc再次通过R向C充电。输出电压维持高电平的时间取决于RC的充电时间，当t=tP0时，电容上的充电电压为：

所以输出电压的脉宽 一般R取1k～10M，C>1000pF。

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值得注意的是：VI的重复周期必须大于tP0，才能保证每一个正倒置脉冲起作用。由上式可知，单稳态电路的暂态时间与Vcc无关。因此用555定时器组成的单稳电路可以作为较精确定时器。

(2)多谐振荡器

多谐振荡器电路如图5.22.3所示。电源接通后，Vcc通过电阻R1、R2向电容C充电。电容上的电压按指数规律上升，当Vc上升至2因Vc与阈值输入端⑥相连，有Vc=V6，3Vcc时，使比较器C1输出翻转，输出电压Vo=0，同时，放电管T导通，电容C通过R2放电；当电容上电压Vc下降至1o变为高电平，C放电终止，Vcc3Vcc时，比较器C2工作，输出电压V通过电阻R1、R2又开始充电；周而复始，形成振荡。其振荡周期与充放电的时间有关。

充电时间：

放电时间：

振荡周期： 振荡频率：

占空系数：

该电路的最高输出频率为200kHz。

(a)内部原理框图 (b)外引排列图

图5.22.1 555集成定时器

由上分析可知：

①电路的振荡周期T、占空系数D，仅与外接元件R1、R2和C有关，不受电源电压变化的影响。

②改变R1、R2，即可改变占空系数，其值可在较大范围内调节。 ③改变C的值，可单独改变周期，而不影响占空系数。 另外，复位端④也可输入一控制信号。复位端④为低电平时，电路停振。

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