实验11 时序逻辑电路分析

实验十一 时序逻辑电路的分析

一、 实验目的

了解JK触发器、Ｄ触发器的性能，学习使用由触发器组成的各种时序逻辑电路。

二、实验仪器

1． 1台编号为 RTSD－4 的数字电路实验箱 2． 1块编号为 UT70A 的数字万用表

3． 2 片编号为74LS112 的集成块，每一片74LS112 内部集成了两个JK触发器 4． 2 片编号为74LS74 的集成块，每一片74LS74 内部集成了两个D触发器

三、实验内容

1． 异步二进制计数器 2． 自循环移位寄存器

四、实验原理图

Q42(9)Q3Q42(5)Q2Q3J3CP31(9)Q1Q2RD21(5)J4CP4J2CP2Q1J1CP11(1)RD4K42(14)2(13)RD3K32(15)2(1)K21(14)1(13)CPRD1K11(15)K

图11－1 十六进制计数器原理图

Q42(9)Q32(5)Q21(9)2(2)2(3)Q11(5)Q4D4CP4RD42(13)2(12)2(11)Q3D3CP3RD32(1)Q2D2CP2RD21(13)1(12)1(11)Q1D1CP1SD11(4)1(2)1(3)KCP

图11－2 自循环移位寄存器原理图

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五、实验操作过程

1. 实验准备

(a) 熟悉集成块74LS112 和74LS74：

74LS112内含有2个JK触发器，其管脚定义如图11－3所示， 第16号管脚是电源管脚， 接 +5V 电源；第8 号管脚需要接地。

UCCRD1RD2CP2K2J2SD210JSDQCPKRDQQ29161514131211KRDQCPJSDQ12345678

CP1K1J1SD1Q1Q1Q2地

图11－3 74LS112 的管脚排列图

74LS74内含有2个D触发器，其管脚定义如图11－4所示，第14管脚是电源管脚，接 +5V 电源；第7 管脚需要接地。

UCC14RD213D212CP211CPDSD210SDRDQQQ2９Q2８DCPRDSDQQ１２３４５６７RD1D1CP1SD1

Q1Q1地

图11－4 74LS74 的管脚排列图

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(b) 为了方便电路连线，对原理图中每个信号均进行管脚编号。 例如： 图11－1中输出信号

Q 4 的编号为2 (9 )，表示 Q 4 对应第2片74LS112的第9号管脚；输入信号CP1 的编号

为1 (1 )，表示 CP1 对应第1片74LS112的第1号管脚。又如：在图11－2中， 输出信

号Q 4 的编号为2 (9 )， 表示Q 4 对应第2片74LS74的第9号管脚； 输入信号D 1 的编号为1 (2 )，表示 D 1 对应第1片74LS74的第2号管脚。

(c) 打开数字电路实验箱的盖子，接好实验箱的电源线，断开电源开关，在实验箱上配好两片

74LS112 集成块、两片74LS74集成块。

2. 异步二进制计数器的实验过程

（1） 按照图11—1 连线

(a) 图中用到了4个JK触发器，需要2片编号为74LS112的集成块。 用导线将74LS112

的第16号管脚接实验箱 + 5 V电源，第8 号管脚连接实验箱 + 5 V电源的地线。

(b) 4个JK触发器的RD端公共，接实验箱的电平开关K 。 因为每片74LS112内部有

两个JK触发器，有两个RD端，分别对应第14号管脚、第15号管脚，即分别用导线将这两片74LS112的第14号管脚、第15号管脚和电平开关K相连。开关拨到下边表示电平输出为0，电平指示灯不亮，拨到上边表示电平输出为1，电平指示灯点 亮。

(c) 第1个JK触发器的CP端连接单脉冲信号源，也就是用导线将第1片74LS112的第

1个管脚和实验箱单脉冲信号源相连。

(d) 第2个JK触发器的CP端连接第1个JK触发器的输出端Q 1 ，也就是用导线将第1

片74LS112的第13个管脚和第5个管脚相连。

(e) 第3个JK触发器的CP端连接第2个JK触发器的输出端Q 2，也就是用导线将第2

片74LS112的第1个管脚和第1片74LS112的第9个管脚相连。

(f) 第4个JK触发器的CP端连接第3个JK触发器的输出端Q 3，也就是用导线将第2

片74LS112的第13个管脚和第5个管脚相连。

(g) 4个JK触发器的输出端Q 4 Q 3 Q 2 Q 1分别接电平显示灯，也就是分别用导线将第

1片74LS112的第5个管脚、第9个管脚、第2片74LS112的第5个管脚、第9个

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管脚，按照先后顺序和实验箱的4个电平显示灯相连。

(h) 集成块其余的管脚不用连线，悬空。检查连线，确保实验电路接线正确无误。

（2）实验操作

(a) 接通实验箱的电源开关。 表11－1 十六进制计数器实验数据表 (b) 将电平开关K拨到下面，观察4个输出

信号电平显示灯的发亮情况，灯亮表示1，不亮表示0。 在表11－1中CP = 0 这一行记录Q 4 Q 3 Q 2 Q 1 的值。

CP数 0 1 2 3 4 5 6 7 一行记录Q 4 Q 3 Q 2 Q 1 的值。

8 9 10 11 12 13 14 15 16 Q 4 Q 3 Q 2 Q 1 (c) 将电平开关K拨到上面保持不变，按一

下单脉冲信号源的按钮，产生一个单脉冲信号，观察4个输出信号电平显示灯的发亮情况，在表11－1中CP = 1 这

(d) 再按一下单脉冲信号源的按钮，产生一

个单脉冲信号，观察4个输出信号电平显示灯的发亮情况，在表11－1中CP = 2 这一行记录Q 4 Q 3 Q 2 Q 1 的值。

(e) 应用相同的实验方法， 继续按下14次

单脉冲信号源的按钮，分别观察4个输出信号电平显示灯的发亮情况，并在表11－1 中记录Q 4 Q 3 Q 2 Q 1 的值。

3. 自循环移位寄存器的实验过程 （1）按照图11—2 连线

(a) 图中用到了4个D触发器，需要2片编号为74LS74的集成块，用导线将74LS74第

14号管脚接实验箱 + 5 V电源，第7号管脚连接实验箱上 + 5 V电源的地线。 (b) 在图11－2中，第1个D触发器的SD和后面3个D触发器的RD公共，接实验箱电

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平开关K。 即分别用导线将第1片74LS74的SD所对应的第4个管脚、RD所对应的第13个管脚，第2片74LS74的RD所对应的第1个管脚、第13个管脚，和实验箱电平开关K相连，电平开关拨到下边表示电平输出为0，电平指示灯不亮，电平开

关拨到上边表示电平输出为1，电平指示灯点亮。

(c) 4个D触发器的CP信号公共，连接到实验箱单脉冲信号源。也就是分别用导线将这

2片74LS74的第3管脚、第11管脚和实验箱单脉冲信号源相连。

(d) 第1个D触发器的输出端Q 1 连接到第2个D触发器的输入端D 2， 也就是用导线将

第1片74LS74 的第5个管脚和第12个管脚相连。

(e) 第2个D触发器的输出端Q 2 连接到第3个D触发器的输入端D 3， 也就是用导线将

第1片74LS74 的第9个管脚和第2片74LS74的第2个管脚相连。

(f) 第3个D触发器的输出端Q 3 连接到第4个D触发器的输入端D 4， 也就是用导线将

第2片74LS74 的第5个管脚和第12个管脚相连。

(g) 第4个D触发器的输出端Q 4 连接到第1个D触发器的输入端D 1， 也就是用导线将

第2片74LS74 的第9个管脚和第1片74LS74的第2个管脚相连。

(h) 4个D触发器的输出端 Q 4 Q 3 Q 2 Q 1 分别连接实验箱电平显示灯， 也就是分别

用导线将第1片74LS74 的第5个管脚、第9个管脚、第2片 74LS74 的第5个管脚、

第9个管脚，按照先后顺序和实验箱4个电平显示灯相连。

(i) 集成块其余的管脚不用连接，悬空。检查连线，确保实验电路接线正确无误。

（2）实验操作

(a) 接通实验箱的电源开关。

(b) 将电平开关K拨到下面， 观察4个输出信号电平显示灯的发亮情况， 灯亮表示输出

信号电平为1， 不亮表示输出信号电平为0， 在表11－2中CP = 0 这一行分别记录

Q 4 Q 3 Q 2 Q 1 的值。

(c) 将电平开关K拨到上面保持不变，按一下单脉冲信号源的按钮，产生一个单脉冲信号，

观察4个输出信号电平显示灯的发亮情况，在表11－2中CP =1 这一行记录 Q 4 Q 3

Q 2 Q 1 的值。

(d) 应用相同的实验方法， 继续按下3 次单脉冲信号源的按钮，分别观察4个输出信号

电平显示灯的发亮情况，并在表11－2 中记录Q 4 Q 3 Q 2 Q 1 的值。

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表11－2 自循环移位寄存器实验数据表

CP数 0 1 2 3 4 Q 4 Q 3 Q 2 Q 1

六、注意事项

(1) 实验前需要做充分的准备：预习实验内容，写出预习报告。无预习报告者不得进入实

验室做实验。

(2) 放置集成块时，应将它的半圆形缺口标志与集成块插座的半圆形缺口标志对齐。 插

拔集成块应在断电状态下进行。

(3) 注意集成块74LS112、74LS74的电源与地线不能反接或者接错。74LS112的第16号

管脚接 + 5 V电源，74LS74则是第14号管脚接 + 5 V电源；74LS112的第8号管脚

接地，74LS74则是第7号管脚接地。

(4) 在实验连线中、检查实验连线时以及实验结束后拆线时，均应切断实验箱的电源，在

断电状态下操作。

(5) 实验完毕，拆线时用力不要过猛，以防拔断导线，最好是轻轻的旋拔。做完实验后，

收拾好实验设备与器材，经实验指导老师检查并签字后方可离开实验室。

七、实验预习要求

(1) 掌握JK触发器、D触发器的逻辑功能及动作特点。 (2) 了解计数器、移位寄存器的工作特点。

八、实验报告要求

(1) 画出实验原理图、集成块的管脚图与实验电路的接线图。 (2) 记录实验现象及实验数据，并对实验结果进行分析。 (3) 实验的收获、体会。

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