实验十三模拟电机运转规律控制电路中学教育中学实验_论文-会议文章.pdf

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1、 实验十三 模拟电机运转规律控制电路 一、实验目的 1、掌握产生脉冲序列的一般方法。2、掌握用计数器、译码器和逻辑门构成控制器的方法。3、熟悉移位寄存器的功能。4、熟悉可逆计数器的功能。二、实验任务 用中小规模集成电路设计一个模拟电机运转规律控制电路。要求：利用发光二极管观察光点移动规律。光点右移表示电动机正转；动机反转；光点不移表示电动机停止。其规律是：正转 20s 停 10s 反转 用 Multisim8 进行仿真，光点左移表示电20s，循环下去。并在实验箱上实现。三、实验原理 1、可逆计数器 74LS190 是同步十进制可逆计数器，它是靠加/减控制端来实现加法计数和减法计数的。其引脚排列

2、如图 3.13.1，功能表如表 3.13.1 所示。表 3.13.1 74LS190 功能表 V CC D 0 CP RC CO/BO LD D2 D3 输 入 输 出 74LS190 LD CT U/D CP D0 D 1 D 2 Q0 Q1 Q2 D3 Q3 D1 Q1 Q0 CT U/D Q2 0 Q3 d0 d1 d2 d3 d0 d1 d2 d3 GND 1 0 0 加 计 数 1 1 1 减 计 数 1 1 保 持 图 3.13.1 74LS190 集成芯片引脚图 引脚说明：CO/BO：进位输出 /借位输出端 CP：时钟输入端 CT：计数控制端（低电平有效）D 0 D3：并行数据输

3、入端 LD：异步并行置入控制端（低电平有效）Q0 Q3：输出端 RC：行波时钟输出端（低电平有效）U/D：加/减计数方式控制端 74LS190 的预置是异步的。当置入控制端（LD）为低电平时，不管时钟端（CP）状 态如何，输出端（Q0 Q3）即可预置成与数据输入端（D 0 D3）相一致的状态。74LS190 的计数是同步的，靠 CP 同时加在四个触发器上而实现的。当计数控制端（CT）为低电平时，在 CP 上升沿作用下 Q0Q3 同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数 尖峰。当计数方式控制（U/D）为低电平时进行加计数；当计数方式控制（U/D）为高 电平时进行减计数。只有在 CP 为高电平时

4、，CT 和 U/D 才可以跳变。74LS190 有超前进位功能。当计数上溢或下溢时，进位/借位输出端（CO/BO）输出一 个宽度约等于 CP 脉冲周期的高电平脉冲；行波时钟输出端（RC）输出一个宽度等于 CP 低电平部分的低电平脉冲。利用 RC 端可级联成 N 位同步计数器。当采用并行 CP 控制时，则将 RC 接到后一级 CT ；当采用并行 CT 控制时，则将 RC 接到后一级 CP。2、脉冲序列发生器 脉冲序列发生器能够产生一组在时间上有先后的脉冲序列，利用这组脉冲可以使控制形成所需的各种控制信号。通常脉冲序列发生器由译码器和计数器构成。用 74LS161 和 74LS138 及逻辑门产生

5、脉冲序列。将 74LS161 接成十二进制计数器，然后接入译码器。电路如图 3.13.2 所示。+5V +5V 74LS10 V CC Cr LD&V CC Y 0 74LS30&D0 Q0 A 0 Y 1 +5V D1 Q1 A 1 Y 2 F1 D2 74LS161 Q2 A 2 74LS138 Y 3 D3 Q3 S3 Y 4 EP S2 Y 5 +5V ET S1 Y 6 CP CP GND+5V GND Y 7&F2 74LS10 F3 图 3.13.2用 74LS161 和 74LS138 及逻辑门构成的脉冲序列发生器 3、控制器 74LS161、74LS138、74LS194 及

6、与非门构成的控制器如图 8.3 所示。74LS161 接成六进制计数器，与十进制计数器构成六十进制计数器，通过 74LS138 译 码器及与非门得到控制信号，控制寄存器的工作状态，使寄存器的输出端的发光二极管产生亮、灭变化，从而实现光点的移动。控制器的方法熟悉移位寄存器的功能熟悉可逆计数器的功能二实验任务用中小规模集成电路设计一个模拟电机运转规律控制电路要求利用发光二极管观察光点移动规律光点右移表示电动机正转动机反转光点不移表示电动机停止其规来实现加法计数和减法计数的其引脚排列如图功能表如表所示光点左移表示电循环下去表功能表输入输出加计数减计数保持图集成芯片引脚图引脚说明进位输出位输出端时钟输

7、入端计数控制端低电平有效并行数据输入端异步并行置平时不管时钟端状态如何输出端即可预置成与数据输入端相一致的状态的计数是同步的靠同时加在四个触发器上而实现的当计数控制端为低电平时在上升沿作用下同时变化从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰当计数方式控制为 +5 74LS10+5 +5&74LS10 V CC V CC V CC&LD Y 0 D IR S0 D0 A 0 十 Q0 74LS19 Q0 74LS16 Y 1 74LS13&进 制 1 A 1 1 D 计 Q1 Y 2 Q1 数+5 D2 A 2 S1 器 +5 D 0 Q2 Y 3 Q2 CP M 图 3.13.3 控制器 四、实验设

8、备与器材 1、THD-4 型数字电路实验箱 2、GOS-620 示波器 3、器材：74LS194 四位双向移位寄存器 74LS161 四位二进制同步计数器 74LS138 3 线-8 线译码器 74LS190 十进制同步加/减计数器 74LS10 三-3 输入与非门 五、实验内容与步骤 1、用光点移动模拟电机运转规律。（1）、将 74LS190 接成十进制减法计数器。可逆计数器 74LS190 的加/减控制端接高电平，使其为减法计数。置入端加高电平，允 许端加低电平，加脉冲信号使 74LS190 工作。观察输出状态，若做减法计数，则进行下一步。（2）、将 74LS161 接成六进制加法计数器。

9、检查是否构成了六进制加法计数，观察输出状态，若做六进制加法计数，则进行下一 步。（3）、用 74LS190、74LS161、74LS138 及与非门构成控制器。控制器产生的信号 S1、S0，观察 S1、S0 的状态是否符合要求，若符合要求，则进行下一步。（4）、用 74LS194 模拟电机运转。74LS194 的输出端接发光二极管，要求能够控制光点右移、左移、停止。观察光点移 动规律。光点右移表示电动机正转；光点左移表示电动机反转；光点不移表示电动机停止。其规律是：正转 20s 停 10s 反转 20s，循环下去。是否模拟电机运转，若达到要求，则结束；否则查找原因，进一步调试，直到达到要求为止

10、。（5）、将测试结果填入表 3.13.2 中。2、按图 3.13.2 所示电路，用 Multisim8 进行仿真，分析仿真结果。3、按图 3.13.2 所示电路在实验箱上接线，验证其功能。控制器的方法熟悉移位寄存器的功能熟悉可逆计数器的功能二实验任务用中小规模集成电路设计一个模拟电机运转规律控制电路要求利用发光二极管观察光点移动规律光点右移表示电动机正转动机反转光点不移表示电动机停止其规来实现加法计数和减法计数的其引脚排列如图功能表如表所示光点左移表示电循环下去表功能表输入输出加计数减计数保持图集成芯片引脚图引脚说明进位输出位输出端时钟输入端计数控制端低电平有效并行数据输入端异步并行置平时不管

11、时钟端状态如何输出端即可预置成与数据输入端相一致的状态的计数是同步的靠同时加在四个触发器上而实现的当计数控制端为低电平时在上升沿作用下同时变化从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰当计数方式控制为 表 3.13.2 数 据 表 CP M 74LS161 74LS10 74LS194 Q2 Q1Q0 S1 S0 Q0 Q1 Q2 Q3 0 1 1 1 1 1 1 六、实验报告要求 1、分析电路的工作原理，写出实验内容与步骤，画出逻辑图。2、记录测得的数据，整理实验记录。3、分析实验中故障的原因及排除方法。七、实验预习要求 1、认真阅读电路原理图，分析工作原理，明确各部分作用。2、查阅有关资料，熟悉

12、所用集成电路的逻辑功能及管脚图，画好电路接线图。控制器的方法熟悉移位寄存器的功能熟悉可逆计数器的功能二实验任务用中小规模集成电路设计一个模拟电机运转规律控制电路要求利用发光二极管观察光点移动规律光点右移表示电动机正转动机反转光点不移表示电动机停止其规来实现加法计数和减法计数的其引脚排列如图功能表如表所示光点左移表示电循环下去表功能表输入输出加计数减计数保持图集成芯片引脚图引脚说明进位输出位输出端时钟输入端计数控制端低电平有效并行数据输入端异步并行置平时不管时钟端状态如何输出端即可预置成与数据输入端相一致的状态的计数是同步的靠同时加在四个触发器上而实现的当计数控制端为低电平时在上升沿作用下同时变化从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰当计数方式控制为