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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；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。用Multisim8进行仿真，
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。其引脚排列如图3.13.1，功能表如表3.13.1所示。
表3.13.1 74LS190功能表
VCC D0 CP RC CO/BO LD D2 D3

74LS190

D1 Q1 Q0 CT U/D Q2 Q3 GND

输 入
输 出
CP D0 D1 D2 D3
Q0 Q1 Q2 Q3
0 × × × d0 d1 d2 d3
1 0 0 ↑ × × × ×
1 1 1 ↑ × × × ×
1 1 × × × × × ×
d0 d1 d2 d3
加 计 数
减 计 数
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
：计数控制端（低电平有效）
D0～D3：并行数据输入端
：异步并行置入控制端（低电平有效）
Q0～Q3：输出端
：行波时钟输出端（低电平有效）
：加/减计数方式控制端
74LS190的预置是异步的。当置入控制端（）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（D0～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（）为低电平时，在CP 上升沿作用下Q0～Q3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（）为低电平时进行加计数；当计数方式控制（）为高电平时进行减计数。只有在CP为高电平时，和才可以跳变。
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（）输出一个宽度等于CP低电平部分的低电平脉冲。
利用端可级联成N位同步计数器。当采用并行CP控制时，则将接到后一级；当采用并行控制时，则将接到后一级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。
VCC Cr LD
D0 Q0
D1 Q1
D2 Q2
D3 Q3
EP
ET
CP GND
VCC Y0
A0 Y1
A1 Y2
A2 Y3
S3 Y4
S2 Y5
S1 Y6
GND Y7

74LS161
74LS138
&
&
&
F1
F2
F3
+5V
+5V
+5V
+5V
+5V
CP
74LS30
74LS10
74LS10

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。
VCC LD
D0 Q0
D1 Q1
D2 Q2
D3 Q3
EP
ET
CP GND Cr
74LS161
&
&
VCC Y0
A0 Y1
A1 Y2
A2 Y3
S3 Y4
S2 Y5
S1 Y6
GND Y7

74LS138
+5V
+5V
+5V
+5V
CP
74LS10
74LS10
VCC DIR
S0
Q0

Q1
S1
D0 Q2
D1
D2 Q3
D3
CP GND DIL
&
十进制计数器
M
1
+5V

74LS194
图3.13.3 控制器

四、实验设备与器材
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。
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。
（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。

表3.13.2 数 据 表
CP
M
74LS161
74LS10
74LS194
Q2 Q1 Q0
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，熟悉所用集成电路的逻辑功能及管脚图，画好电路接线图。