cd4017计数器的工作原理
cd4017工作原理及应用电路图
CD4017功能简述:
CD4017是5位Johnson计算器，具有10个译码输出端，CP，CR，INH输入端。时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。INH为低电平时，计算器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。CR为高电平时，计数器清零。Johnson计数器，提供了快速操作，2输入译码选通和无毛刺译码输出。防锁选通，保证了正确的计数顺序。译码输出一般为低电平，只有在对应时钟周期内保持高电平。在每10个时钟输入周期CO信号完成一次进位，并用作多级计数链的下级脉动时钟。
CD4017逻辑结构图:
CD4017 Logic Diagram 逻辑图
CD4017的引脚图
CD4017引脚功能：
C D4017内部是除10的计数器及二进制对10进制译码电路。CD4017有16支脚，除电源脚VDD及VSS为电源接脚，输入电压范围为3–15V之外，其余接脚为：
A、频率输入脚：CLOCK(Pin14)，为频率信号的输入脚。
B、数据输出脚：
a、Q1-Q9(Pin3，2，4，7，10，1，5，6，9，11)，为解码后的时进制输出接脚，被计数到的值，其输出为Hi，其余为Lo 电位。
b、CARRY OUT（Pin12），进位脚，当4017计数10个脉冲之后，CARRY OUT 将输出一个脉波，代表产生进位，共串级计数器使用。
D、控制脚：
a、CLEAR(Pin15)：清除脚或称复位(Reset)脚，当此脚为Hi时，会使CD4017的Q0为”1”，其余Q1-Q9为”0”。
b、CLOCK ENABLE(Pin13)，时序允许脚，当此脚为低电位，CLOCK输入脉波在正缘时，会使CD4017计数，并改变Q1-Q9的输出状态。
方框图:
十进制计数／分频器CD4017，其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是O0、O1、O2、…、O9依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。
CD4017有10个输出端（O0～O9）和1个进位输出端～O5-9。每输入10个计数脉冲，～O5-9就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。
CD4017有3个输（MR、CP0和~CP1），MR为清零端，当在MR端上加高电平或正脉冲时其输出O0为高电平，其余输出端（O1～O9）均为低电平。CP0和～CPl是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入；若要用下降沿来计数，则信号由～CPl端输入。设置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光。
由此可见，当CD4017有连续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态，故可直接用作顺序脉冲发生器。
约翰逊计数器
环形计数器是由移位寄存器加上一定的反馈电路构成的，用移位寄存器构成环形计数器的一般框图见图23-5-1，它是由一个移位寄存器和一个组合反馈逻辑电路闭环构成，反馈电路的输出接向移位寄存器的串行输入端，反馈电路的输入端根据移位寄存器计数器类型的不同，可接向移位寄存器的串行输出端或某些触发器的输出端。 图23-5-1 移位寄存器型计数器方框图 23.5.1 环形计数器 23.5.1.1 电路工作原理 图23-5-2为一个四位环形计数器，它是把移位寄存器最低一位的串行输出端Q1反馈到最高位的串行输入端（即D触发器的数据端）而构成的，环形计数器常用来实现脉冲顺序分配的功能（分配器）。 假设寄存器初始状态为[Q4Q3Q2Q1]＝1000，那么在移位脉冲的作用下，其状态将按表23-11 中的顺序转换。 当第三个移位脉冲到来后，Q1=1，它反馈到D4输入端，在第四个移位脉冲作用下Q4=1，回复到初始状态。表23-11中的各状态将在移位脉冲作用下，反复在四位移位寄存器中不断循环。
由上述讲讨论可知，该环形计数的计数长度为N=n。和二进制计数器相比，它有2n-n个状态没有利用，它利用的有效状态是少的。 23.5.1.2 状态转换图和工作时序 表23-11中是以1000为初始状态的，它所对应的状态转换图见图23-5-3。如果移位寄存器中的初始状态不同，就会有不同的状态转换图。图23-5-4给出了四位环形计数器可能有的其它几种状态转换图。 图23-5-3 状态转换图 (a) (b) (c) (d) 图23-5-4 四位环行计数器其它的状态转换图 图23-5-4(a)、(b)、(c)三个状态转换图中各状态是闭合的，相应的时序为循环时序。当计数器处于图23-5-4(d)所示的状态0000或1111时，计数器的状态将不发生变化。这两个状态称为悬态或死态。 四位环形计数器可能有这么多不同的循环时序，是我们不希望的，只能从这些循环时序中选出一个来工作，这就是工作时序，或称为正常时序，或有效时序。其它末被选中的循环时序称为异常时序或无效时序。一般选图23-5-3的时序为工作时序，因为它只循环一个“1”，不用经过译码就可从各触发器的Q端得到顺序脉冲输出，参看图23-5-5。
(工作分析)计数器工作原理的模式化分析
（工作分析）计数器工作原理的模式化分析
计数器工作原理的模式化分析 时序逻辑电路是《脉冲和数字电路》这门课程的重要组成部分，计数器是时序逻辑电路基础知识的实际应用，其应用领域非常广泛。计数器原理是技工学校电工电子专业学生必须重点掌握的内容，也是本课程的考核重点，更是设计计数器或其他电子器件的基础。 但近年来技校学生的文化理论基础和理解能力普遍较差，按照课件体系讲授计数器这个章节的知识，超过70%的学生听不懂。 我先后为四届学生讲授过这门课，于教学实践中摸索出壹套分析计数器的方法——模式化分析，即把分析步骤模式化，引导学生按部就班地分析计数器。用这种方法分析，我只要以其中壹种计数器（如异步二进制计数器）为例讲解，学生便能够自行分析其他计数器。 教学实践证明，用这种方法讲授计数器知识，学生比较感兴趣，觉得条理清晰，易于理解，掌握起来比较轻松。这种方法仍有壹个好处，不管是同步计数器仍是异步计数器，不管是二进制计数器仍是十进制计数器，不管是简单的计数器仍是复杂的计数器，只要套用这种方法，计数器工作原理迎刃而解。即使是平时基础很差的学生，只要记住几个步骤，依葫芦画瓢，也能把计数器原理分析出个大概来。 一、明确计数器概念 分析计数器当然要先清楚什么是计数器啦。书上的概念是：
计数器是数字系统中能累计输入脉冲个数的数字电路。我告诉学生，计数器就是这样壹种电子设备：把它放于教室门口，每个进入教室的同学均于壹个按钮上按壹下，它就能告诉你壹共有多少位同学进入教室。其中，每个同学按壹下按钮就是给这个设备壹个输入信号，N个同学就给了N个信号，这N个信号就构成计数器的输入CP脉冲，计数器要统计的就是这个CP脉冲系列的个数。当然，如果没有接译码器，计数器的输出端显示的是二进制数而非十进制数，比如有9位同学进入教室，它不显示“9”，而是显示“1001”。 随后，我简要介绍了计数器的构成和分类，且强调，计数器工作前必须先复位，即每个触发器的输出端均置零。 二、回顾基础知识 分析计数器要用到触发器的关联知识，其中JK触发器最常用，偶尔用到T触发器和D触发器。因此，介绍完计数器概念后，我不急于教学生分析其原理，而是先提问JK、T、D触发器的关联知识，包括触发器的逻辑符号、特性方程、特性表等。 由于计数器的控制单元由逻辑门电路构成，分析前仍要简要回顾壹下和、或、非等常用逻辑门电路的关联知识。另外，用模式化方法分析计数器仍要用到逻辑代数的运算方法、逻辑函数的化简方法等关联知识。 三、画出解题模板 准备工作做完了，下面进入核心部分——列出分析计数器的
计算机的工作原理
第周星期第节年月日
教学过程 图2-5.1 计算机内的五大部件 二、计算机指令与程序 计算机根据人们预先设计的一串指令来自动地进行数据的计算和信息的加工处理，这一串指令就称为程序。 一个指令规定计算机执行一个基本操作。一个程序规定计算机完成一个完整的任务。由于计算机只能识别二进制数，所以指令也必须用二进制代码表示，这就是机器指令。 为了便于记忆和使用，人们发明了用英文字母和符号代表指令的方法，这就是汇编指令和汇编语言。后来计算机专家又发明了与我们日常使用习惯很接近的“高级”语言，常用的高级语言有：Pascal、C、Java等。汇编语言和高级语言都要由专门的程序“翻译”成机器指令，计算机才能识别并执行。例如，加法操作对应的指令： 机器指令汇编指令高级语言 11000110 ADD C，A C=C+A 【想一想】 我们在五年级学过的LOGO是高级语言吗？为什么？LOGO中是如何做加法的？ 三、计算机工作原理 计算机的基本工作原理是存贮程序和程序控制。存储程序是指人们必须事先把计算机程序及相关的数据，输入并存储在计算机的存储器中。程序控制是指计算机能自动地逐一取出程序中的指令，加以分析并执行规定的操作。这就是美籍匈牙利数学家冯.诺依曼在20世纪40年代计算机诞生的初期提出来的“程序存储”原理。
【知识拓展】计算机之父--冯·诺依曼 1945年6月，冯.诺依曼提出了在数字计算机内部的存储 器中存放程序的概念，被称为“冯.诺依曼结构”，按这一结构 建造的计算机称为存储程序计算机（又称为通用计算机）。冯. 诺依曼计算机主要由运算器、控制器、存储器和输入输出设备 组成，它的的特点是：程序以二进制代码的形式存放在存储器中；所有的指令都是由操作码和地址码组成；指令在其存储过程中按照执行的顺序；以运算器和控制器作为计算机结构的中心等。直到目前，计算机仍是按照这个原理进行工作和加工处理信息的。 下面就以一个汇编语言程序在计算机中的运行过程来说明计算机的工作原理。例如，要求计算机实现将13和15相加，结果28放在CPU的累加器中。具体步骤如下： 1、编写程序 用3条汇编指令，就可以实现两个数相加。 LD A，DH ；将16进制数D（即13）送累加器A ADD A，FH ；将16进制数F（即15）与累加器中的D相加 HALT ；暂停 想一想，执行了以上3条指令后，累加器A中存储的数是多少？ 2、输入程序 将以上程序输入到计算机的内存中，并由汇编程序“翻译”成目标程序（机器指令）。见表2-5.1。 源程序目标程序说明 LD A，DH 00111110；表示“取数”操作 00001101；表示“操作数”13 ADD A，FH 11000110；表示“累加”操作 00001111；表示“操作数”15 HALT 01110110；表示“暂停”操作 表2-5.1
控制器的工作原理介绍
控制器的工作原理介绍 控制器是指按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制电动机的启动、调速、制动和反向的主令装置。由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，它是发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。 控制器的分类有很多，比如LED控制器、微程序控制器、门禁控制器、电动汽车控制器、母联控制器、自动转换开关控制器、单芯片微控制器等。 1.LED控制器(LED controller)：通过芯片处理控制LED灯电路中的各个位置的开关。控制器根据预先设定好的程序再控制驱动电路使LED阵列有规律地发光，从而显示出文字或图形。 2.微程序控制器：微程序控制器同组合逻辑控制器相比较，具有规整性、灵活性、可维护性等一系列优点，因而在计算机设计中逐渐取代了早期采用的组合逻辑控制器，并已被广泛地应用。在计算机系统中，微程序设计技术是利用软件方法来设计硬件的一门技术。 3.门禁控制器：又称出入管理控制系统(Access Control System) ，它是在传统的门锁基础上发展而来的。门禁控制器就是系统的核心，利用现代的计算机技术和各种识别技术的结合，体现一种智能化的管理手段。 4.电动汽车控制器：电动车控制器是用来控制电动车电机的启动、运行、进退、速度、停止以及电动车的其它电子器件的核心控制器件，它就象是电动车的大脑，是电动车上重要的部件。 上述只是简单的介绍了几种控制器的名称和主要功能，控制器的种类繁多、技术不同、领域不同。 在控制器领域内，高标科技作为一家国家级的高新企业，其主打产品是电动车控制器，并且在电动车控制领域内占有很重要的地位，之前已经说到电动车控制器是用来控制电动车电机的启动、运行、进退、速度、停止以及电动车的其它电子器件的核心控制器件，它就象是电动车的大脑，是电动车上重要的部件。高标科技在这里为大家介绍一下高标控制器的基本工作原理： （一）高标科技电动车控制器的结构 电动车控制器是由周边器件和主芯片(或单片机)组成。周边器件是一些功能
计数器工作原理及应用
计数器工作原理及应用 除了计数功能外，计数器产品还有一些附加功能，如异步复位、预置数（注意，有同步预置数和异步预置数两种。前者受时钟脉冲控制，后者不受时钟脉冲控制）、保持（注意，有保持进位和不保持进位两种）。虽然计数器产品一般只有二进制和十进制两种，有了这些附加功能，我们就可以方便地用我们可以得到的计数器来构成任意进制的计数器。下面我们举两个例子。在这两个例子中，我们分别用同步十进制加法计数器74LS160构成一个六进制计数器和一个一百进制计数器。 因为六进制计数器的有效状态有六个，而十进制计数器的有效状态有十个，所以用十进制计数器构成六进制计数器时，我们只需保留十进制计数器的六个状态即可。74LS160的十个有效状态是BCD编码的，即0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001[图5-1]。 图5-1 我们保留哪六个状态呢？理论上，我们保留哪六个状态都行。然而，为了使电路最简单，保留哪六个状态还是有一点讲究的。一般情况下，我们总是保留0000和1001两个状态。因为74LS160从100 1变化到0000时，将在进位输出端产生一个进位脉冲，所以我们保留了0000和1001这两个状态后，我们就可以利用74LS160的进位输出端作为六进制计数器的进位输出端了。于是，六进制计数器的状态循环可以是0000、0001、0010、0011、0100和1001，也可以是0000、0101、0110、0111、1000和1001。我们不妨采用0000、0001、0010、0011、0100和1001这六个状态。 如何让74LS160从0100状态跳到1001状态呢？我们用一个混合逻辑与非门构成一个译码器[图5. 3.37b]，当74LS160的状态为0100时，与非门输出低电平，这个低电平使74LS160工作在预置数状态，当下一个时钟脉冲到来时，由于等于1001，74LS160就会预置成1001，从而我们实现了状态跳跃。
计数器原理分析及应用实例
计数器原理分析及应用实例 除了计数功能外，计数器产品还有一些附加功能，如异步复位、预置数（注意，有同步预置数和异步预置数两种。前者受时钟脉冲控制，后者不受时钟脉冲控制）、保持（注意，有保持进位和不保持进位两种）。虽然计数器产品一般只有二进制和十进制两种，有了这些附加功能，我们就可以方便地用我们可以得到的计数器来构成任意进制的计数器。下面我们举两个例子。在这两个例子中，我们分别用同步十进制加法计数器74LS160构成一个六进制计数器和一个一百进制计数器。 因为六进制计数器的有效状态有六个，而十进制计数器的有效状态有十个，所以用十进制计数器构成六进制计数器时，我们只需保留十进制计数器的六个状态即可。74LS160的十个有效状态是BCD编码的，即0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001[图5-1]。 图5-1 我们保留哪六个状态呢？理论上，我们保留哪六个状态都行。然而，为了使电路最简单，保留哪六个状态还是有一点讲究的。一般情况下，我们总是保留0000和1001两个状态。因为74LS160从1001变化到0000时，将在进位输出端产生一个进位脉冲，所以我们保留了0000和1001这两个状态后，我们就可以利用74LS160的进位输出端作为六进制计数器的进位输出端了。于是，六进制计数器的状态循环可以是0000、0001、0010、0011、0100和1001，也可以是0000、0101、0110、0111、1000和1001。我们不妨采用0000、0001、0010、0011、0100
和1001这六个状态。 如何让74LS160从0100状态跳到1001状态呢？我们用一个混合逻辑与非门构成一个译码器[图5.3.37b]，当74LS160的状态为0100时，与非门输出低电平，这个低电平使74LS160工作在预置数状态，当下一个时钟脉冲到来时，由于等于1001，74LS160就会预置成1001，从而我们实现了状态跳跃。 图5.3.37b用置数法将74160接成六进制计数器（置入1001） 比这个方案稍微繁琐一点的是利用74LS160的异步复位端。下面这个电路中[图5.3.34]，也有一个由混合逻辑与非门构成的译码器。 图5.3.34用置零法将74LS160接成六进制计数器
计数器在实际生活中的应用
计数器在实际生活中的应用 华中科技大学文华学院10环境工程2班 100205021126 黄丹 【关键词】计数器生活应用发展 【内容摘要】计数器除了计数功能外，计数器产品还有一些附加功能,可以方便地用我们可以得到的计数器来构成任意进制的计数器。智能计数器是未来计数器发展的方向。 计数是一种最简单基本的运算，计数器就是实现这种运算的逻辑电路，计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能，计数器是由基本的计数单元和一些控制门所组成，计数单元则由一系列具有存储信息功能的各类触发器构成，这些触发器有RS触发器、T触发器、D触发器及JK触发器等。 如果按照计数器中的触发器是否同时翻转分类，可将计数器分为同步计数器和异步计数器两种。如果按照计数过程中数字增减分类，又可将计数器分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器，随时钟信号不断增加的为加法计数器，不断减少的为减法计数器，可增可减的叫做可逆计数器。另外还有很多种分类方法。 计数器除了计数功能外，计数器产品还有一些附加功能，如异步复位、预置数（有同步预置数和异步预置数两种。前者受时钟脉冲控制，后者不受时钟脉冲控制）、保持（有保持进位和不保持进位两种）。虽然计数器产品一般只有二进制和十进制两种，有了这些附加功能，我们就可以方便地用我们可以得到的计数器来构成任意进制的计数器。 计数器在数字系统中应用广泛，如在电子计算机的控制器中对指令地址进行计数，以便顺序取出下一条指令，在运算器中作乘法、除法运算时记下加法、减法次数，又如在数字仪器中对脉冲的计数等等。计数器可以用来显示产品的工作状态，一般来说主要是用来表示产品已经完成了多少份的折页配页工作。它主要的指标在于计数器的位数，常见的有3位和4位的。很显然，3位数的计
单片机原理课后习题整理
第1章思考题及习题1参考答案 一、填空 1. 除了单片机这一名称之外，单片机还可称为或。答：微控制器，嵌入式 控制器. 3. AT89S52单片机工作频率上限为 MHz。答：33 MHz。 三、判断对错 1. STC系列单片机是8051内核的单片机。对 2. AT89S52与AT89S51相比，片内多出了4KB的Flash程序存储器、128B的RAM、1个中断 源、1个定时器（且具有捕捉功能）。对 3. 单片机是一种CPU。错 4. AT89S52单片机是微处理器。错 5. AT89C52片内的Flash程序存储器可在线写入，而AT89S52则不能。错 6. 为AT89C51单片机设计的应用系统板，可将芯片AT89C51直接用芯片AT89S51替换。对 7. 为AT89S51单片机设计的应用系统板，可将芯片AT89S51直接用芯片AT89S52替换。对 8. 单片机的功能侧重于测量和控制，而复杂的数字信号处理运算及高速的测控功能则是DSP 的长处。对 四、简答 4. 解释什么是单片机的在系统编程（ISP）与在线应用编程（IAP）。 答：单片机的在系统编程ISP（In System Program），也称在线编程，只需一条与PC机USB口或串口相连的ISP下载线，就可把仿真调试通过的程序代码从PC机在线写入单片机的Flash存储器内，省去了编程器。在线应用编程（IAP）就是可将单片机的闪存内的应用程序在线修改升级。
第2章思考题及习题2参考答案 一、填空 1. 在AT89S52单片机中，如果采用6MHz晶振，一个机器周期为。答：2μs 2. AT89S52单片机的机器周期等于个时钟振荡周期。答：12 9. AT89S52单片机程序存储器的寻址范围是由程序计数器PC的位数所决定的，因为AT89S52单片机的PC是16位的，因此其寻址的范围为 KB。答：64 10. AT89S52单片机复位时，P0~P3口的各引脚为电平。答：高 11. AT89S52单片机使用片外振荡器作为时钟信号时，引脚XTAL1接，引脚XTAL2的接法是。答：片外振荡器的输出信号，悬空 二、判断对错 1. 使用AT89S52单片机且引脚EA=1时，仍可外扩64KB的程序存储器。错 2. 区分片外程序存储器和片外数据存储器的最可靠的方法是看其位于地址范围的低端还是高端。错 3. AT89S52单片机共有32个特殊功能寄存器，它们的位都是可以用软件设置的，因此，都
计算机的基本组成及工作原理
计算机的基本组成及工作原理（初中信息技术七年级） 讲课：教技12江旭美【教学设计学科名称】 计算机的基本组成及工作原理是广西教育出版社出版的初中 信息技术七年级教材第一册模块二<计算机的发展》第二节教学内容。 【学情分析】 初一新生刚入学，对信息技术硬件方面的知识知道可能不多，对硬件普遍 有一种神秘感，觉得计算机高深莫测，本节课就是要对电脑软硬件进行深入 “解剖”，并对工作原理做讲解，让学生了解电脑各组成部分，更好的使用 电脑。 【教材内容分析】 本节内容是广西教育出版社初中信息技术七年级第一册模块 二《计算机的发展》第二节教学内容。本节主要让学生掌握计算机的组成， 理解计算机系统中信息的表示，了解计算机的基本工作原理。本节内容以感 性认识为主，增强学生的计算机应用意识，通过大量举例及用眼睛看、用手摸、 用脑想，对计算机的基本组成、软硬件常识、发展有一定了解和比较清晰的认 识。通过学生亲手触摸计算机组件和教师运行自主制作的多媒体课件进行教 学，打破学生对计算机的“神秘感”，觉得计算机并不难学，而且非常实际，认 识到计算机只是普通技能，提高学生学习兴趣。 【教学目标】 知识与技能：掌握计算机的组成，理解计算机系统中信息的表示，了解 计算机的基本工作原理。 过程与方法：向学生展示拆卸的旧电脑部件及未装任何系统的电脑，通过 实际观察加教师讲授的方法完成本节内容。 情感态度与价值观：培养学生的科学态度，激发学生的想象能力和探索精 神。 【教学重难点分析】 教学重点：计算机的组成，计算机系统中信息的表示。 教学难点：计算机的基本工作原理。 【教学课时】 2课时 【教学过程】 图片图片 师：观察图片结合实物并思考：从外观上来看，计算机广．般由哪些部分组成？ 生：讨论、思考、回答 [设计意图】通过图片的展示，同学们对计算机的硬件有了直观的印象， 初步的了解。 （二）自主学习，探究新知 1、先请同学们自己看书P17-P20内容，边看书边思考： ①完整的计算机系统由哪两部分组成？
实验八程序计数器PC 实验
实验八程序计数器PC 实验 【实验要求】 利用CP226实验箱上的K16…K23 开关做为DBUS 数据的输入端，其它开关做为控制信号的输入端，实现程序计数器PC预置与加1功能。 【实验目的】 掌握模型机中程序计数器PC的功能及其功能实现的工作原理与控制方法，程序执行过程中顺序和跳转的实现。 【主要集成电路芯片及其逻辑功能】 1. 计数器74HC161 本实验所涉及的主要集成电路芯片之一为74HC161，用于实现程序计数器PC预置与加1功能。74HC161是四位二进制可预置同步加法计数器，芯片包含一条时钟输入线CP、四条数据输入线(P0～P3)、一条清零信号线MR、二条使能信号线CEP和CET、一条预置信号线PE、四条数据输出线(Q0～Q3)、一条进位输出TC(TC= Q0·Q1·Q2·Q3·CET)。74HC161引脚结构如下图所示，其功能逻辑如下表所示。 2. 数据选择器74HC151 本实验所涉及的主要集成电路芯片之二为74HC151，用于指令执行过程中形成跳转条件。74HC151为互补输出的8选1数据选择器，芯片包含三条选择控制线(地址端，S0、S1、S2)、
8 条数据输入线(I0～I7)、二条互反输出线(Z 、～Z)、二条使能信号线E 。74HC161引脚结构如下图所示，其功能逻辑如下表所示。 【实验涉及的逻辑电路及原理】 1. 程序计数器PC 程序计数器PC 是由两片74HC161构成的八位带预置计数器，预置数据来自于数据总线。PC 输出可以通过由PCOE(低电平有效)控制的74HC245送到地址总线，还可以通过由PCOE_D (低电平有效)控制的另一片74HC245送回到数据总线。程序计数器PC 实验原理逻辑电路如下图所示，其中PC+1、LDPC 、RST 、PCOE_D 、PCOE 分别为计数器使能、计数器预置、计数器清0、数据总线收发器使能、地址总线收发器使能控制信号，CK 为脉冲信号。在CPP226实验箱中，PC+1由PCOE 取反产生，LDPC 由指令执行过程中形成跳转条件逻辑电路形成。 当LDPC=0时，在CK 的上升沿，预置数据被打入程序计数器PC 。 当PC+1=1时，在CK 的上升沿，程序计数器PC 加1 D 7 D 7 1 1 1 D 6 D 6 0 1 1 0 D 5 D 5 1 0 1 0 D 4 D 4 0 0 1 0 D 3 D 3 1 1 0 0 D 2 D 2 0 1 0 0 D 1 D 1 1 0 0 0 D 0 D 0 0 0 0 0 1 0 × × × 1 W Y A 0(A) A 1(B) A 2(C) S
计算机组成原理实验报告4-微程序计数器uPC实验
2.4 微程序计数器uPC实验 姓名：孙坚学号：134173733 班级：13计算机日期：2015.5.15 一．实验要求：利用CPTH实验仪上的K16..K23 开关做为DBUS的数据，其它开关做为控制信号，实现微程序计数器uPC的写入和加1功能。 二．实验目的：1、了解模型机中微程序的基本概念。 2、了解uPC的结构、工作原理及其控制方法。 三．实验电路：74HC161 是一片带预置的4 位二进制记数器。功能如下：当RST = 0 时，记数器被清0 当IREN = 0 时，在CK的上升沿，预置数据被打入记数器 当IREN = 1 时，在CK的上升沿，记数器加一 TC为进位，当记数到F（1111）时，TC=1 CEP，CET 为记数使能，当CEP，CET=1 时，记数器工作，CEP，CET=0 时，记数器保持原记数值 uPC原理图
uPC工作波形图 在CPTH 中，指令IBUS[7:0]的高六位被接到uPC 预置的高六位，uPC 预置的低两位被置为0。一条指令最多可有四条微指令。 微程序初始地址为复位地址00，微程序入口地址由指令码产生，微程序下一地址有计数器产生。 连接线表 四．实验数据及步骤： 实验1：uPC 加一实验 置控制信号为： 按一次STEP脉冲键，CK产生一个上升沿，数据uPC 被加一。 实验2：uPC 打入实验 二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据12H
置控制信号为： 当EMWR，EMEN=0时，数据总线（DBUS）上的数据被送到指令总线（IBUS）上。 按住STEP脉冲键，CK由高变低，这时寄存器uPC的黄色预置指示灯亮，表明uPC被预置。放开STEP键，CK由低变高，产生一个上升沿，数据10H被写入uPC寄存器。 五．心得体会： 通过这次实验，我们更好的掌握了微程序计数器uPC的结构，工作原理和控制方法。
程序存储器 指令寄存器 程序计数器(PC,IP) 地址寄存器的区别与联系
先明白定义再说区别和原理： 1、程序存储器(program storage) 在计算机的主存储器中专门用来存放程序、子程序的一个区域。 2、指令寄存器（IR ）：用来保存当前正在执行的一条指令。当执行一条指令时，先把它从内存取到数据寄存器（DR）中，然后再传送至IR。指令划分为操作码和地址码字段，由二进制数字组成。为了执行任何给定的指令，必须对操作码进行测试，以便识别所要求的操作。指令译码器就是做这项工作的。指令寄存器中操作码字段的输出就是指令译码器的输入。操作码一经译码后，即可向操作控制器发出具体操作的特定信号。 3、程序计数器（PC）：为了保证程序(在操作系统中理解为进程)能够连续地执行下去，CPU必须具有某些手段来确定下一条指令的地址。而程序计数器正是起到这种作用，所以通常又称为指令计数器。在程序开始执行前，必须将它的起始地址，即程序的一条指令所在的内存单元地址送入PC，因此程序计数器
（PC）的内容即是从内存提取的第一条指令的地址。当执行指令时，CPU将自动修改PC的内容，即每执行一条指令PC增加一个量，这个量等于指令所含的字节数，以便使其保持的总是将要执行的下一条指令的地址。由于大多数指令都是按顺序来执行的，所以修改的过程通常只是简单的对PC加1。 当程序转移时，转移指令执行的最终结果就是要改变PC的值，此PC值就是转去的地址，以此实现转移。有些机器中也称PC为指令指针IP（Instruction Pointer） 4、地址寄存器：用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。由于在内存和CPU之间存在着操作速度上的差别，所以必须使用地址寄存器来保持地址信息，直到内存的读/写操作完成为止。 当CPU和内存进行信息交换，即CPU向内存存/ 取数据时，或者CPU从内存中读出指令时，都要使用地址寄存器和数据缓冲寄存器。同样，如果我们把外围设备的设备地址作为像内存的地址单元那样来看待，那么，当CPU和外围设备交换信息时，我们同样使用地址寄存器和数据缓冲寄存器。
计数器工作原理的模式化分析
计数器工作原理的模式化分析 时序逻辑电路是《脉冲与数字电路》这门课程的重要组成部分，计数器是时序逻辑电路基础知识的实际应用，其应用领域非常广泛。计数器原理是技工学校电工电子专业学生必须重点掌握的内容，也是本课程的考核重点，更是设计计数器或其他电子器件的基础。 但近年来技校学生的文化理论基础和理解能力普遍较差，按照教材体系讲授计数器这个章节的知识，超过70%的学生听不懂。 我先后为四届学生讲授过这门课，在教学实践中摸索出一套分析计数器的方法——模式化分析，即把分析步骤模式化，引导学生按部就班地分析计数器。用这种方法分析，我只要以其中一种计数器（如异步二进制计数器）为例讲解，学生便可以自行分析其他计数器。 教学实践证明，用这种方法讲授计数器知识，学生比较感兴趣，觉得条理清晰，易于理解，掌握起来比较轻松。这种方法还有一个好处，不管是同步计数器还是异步计数器，不管是二进制计数器还是十进制计数器，不管是简单的计数器还是复杂的计数器，只要套用这种方法，计数器工作原理迎刃而解。即使是平时基础很差的学生，只要记住几个步骤，依葫芦画瓢，也能把计数器原理分析出个大概来。 一、明确计数器概念 分析计数器当然要先清楚什么是计数器啦。书上的概念是：计数器是数字系统中能累计输入脉冲个数的数字电路。我告诉学生，计数器就是这
样一种电子设备：把它放在教室门口，每个进入教室的同学都在一个按钮上按一下，它就能告诉你一共有多少位同学进入教室。其中，每个同学按一下按钮就是给这个设备一个输入信号，N个同学就给了N个信号，这N 个信号就构成计数器的输入CP脉冲，计数器要统计的就是这个CP脉冲系列的个数。当然，如果没有接译码器，计数器的输出端显示的是二进制数而非十进制数，比如有9位同学进入教室，它不显示“9”，而是显示“1001”。 随后，我简要介绍了计数器的构成和分类，并强调，计数器工作前必须先复位，即每个触发器的输出端均置零。 二、回顾基础知识 分析计数器要用到触发器的相关知识，其中JK触发器最常用，偶尔用到T触发器和D触发器。因此，介绍完计数器概念后，我不急于教学生分析其原理，而是先提问JK、T、D触发器的相关知识，包括触发器的逻辑符号、特性方程、特性表等。 由于计数器的控制单元由逻辑门电路构成，分析前还要简要回顾一下与、或、非等常用逻辑门电路的相关知识。另外，用模式化方法分析计数器还要用到逻辑代数的运算方法、逻辑函数的化简方法等相关知识。 三、画出解题模板 准备工作做完了，下面进入核心部分——列出分析计数器的9个步骤： 1.驱动方程（即触发器输入端的表达式，注意要化成最简式） 2.特性方程（即触发器的特性方程，计数器有几个触发器就写出几个 特性方程） 3.状态方程（把1代入2后得到的方程，注意要化成最简式）
光子计数器原理
光子计数器原理 现代光测量技术已步入极微弱发光分析时代。在诸如生物微弱发光分析、化学发光分析、发光免疫分析等领域中，辐射光强度极其微弱，要求对所辐射的光子数进行计数检测。对于一个具有一定光强的光源，若用光电倍增管接收它的光强，如果光源的输出功率及其微弱，相当于每秒钟光源在光电倍增管接收方向发射数百个光子的程度，那么，光电倍增管输出就呈现一系列分立的尖脉冲，脉冲的平均速率与光强成正比，在一定的时间内对光脉冲计数，便可检测到光子流的强度，这种测量光强的方法称为光子计数。 光子计数器是主要由光电倍增管、电源、放大系统、光源组成。 1．电倍增管的工作原理 光电倍增管是一个由光阴极、阳极和多个倍增极(亦称打拿极)构成的特殊电子管。它的前窗对工作在可见光区及近紫外区的用紫外玻璃：而在远紫外区则必须使用石英。 (1)光阴极：光阴极的作用是将光信号转变成电信号，当外来光子照射光阴极时，光阴极便可以产生光电子。产生电子的多少与照射光的波长及强度有关。当照射光的波长一定时，光阴极产生光电流的强度正比于照射光的强度，这是光电倍增管测定光强度的基础。各种不同的光电倍增管具有不同的光谱灵敏度。目前很少用单一元素制作光阴极，常用的有AgOCs、Cs3Sb、BiAgOCs、Na2KSb、K2CsSb等由多元素组成的光阴极材料。 (2)倍增极：倍增极也称打拿极，所用的材料与阴极相同。倍增极的作用实质上是放大电流，即在受到前一级发出的电子的打击后能放出更多的次级电子。普通光电倍增管中倍增极的数目，一般为11个，有的可达到20个。倍增极数目越大，倍增极间的电位降越大，PMT的放大作用越强。
(3)阳极：大部分由金属网做成，置于最后一级打拿级附近，其作用是接受最后一个倍增极发出的电子。但接受后，不象倍增极那样再射出电子，而是通导线以电流的形式输出。 光电倍增管的工作原理如图1所示，在光电倍增管的阴极和阳极间加一高电压，且阳极接地，阴极接在高压电源的负端。另外，在阳极和阴极之间串接一定数目的固定电阻，这样在每个倍增级上都产生一定的电位降(一般为50V到90V)，使阴极最负(图中假定为·400V)，每一倍增极-300V，顺次增高，至阳极时为 Jf0”V。当一束光线照射阴极时，假设产生一个光电子，这个光电子在电场的作用下，向第一倍增极射去。由于第一倍增极的电位比光阴极要正100V，所以电子在此期间会被加速。当其撞击第一倍增极时，会溅射出数目更多的二次电子(图中假定为2个)。依此类推，电子数目越来越多。目前，一般光电倍增管的电子数总增益G约为106，有的甚至高达108～101~，由于其放大作用很强，所以适用于微弱光信号的测量。这里 G=dN (1) 式中d是每一个入射光电子能打出的二次电子的平均数，叫做二次发射系数。此二次发射系数与倍增级材料及倍增极间的电位降有关，式中n为倍增极的数目。
cd4017计数器的工作原理
cd4017工作原理及应用电路图 CD4017功能简述: CD4017是5位Johnson计算器，具有10个译码输出端，CP，CR，INH输入端。时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。INH为低电平时，计算器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。CR为高电平时，计数器清零。Johnson计数器，提供了快速操作，2输入译码选通和无毛刺译码输出。防锁选通，保证了正确的计数顺序。译码输出一般为低电平，只有在对应时钟周期内保持高电平。在每10个时钟输入周期CO信号完成一次进位，并用作多级计数链的下级脉动时钟。 CD4017逻辑结构图: CD4017 Logic Diagram 逻辑图
CD4017的引脚图 CD4017引脚功能： C D4017内部是除10的计数器及二进制对10进制译码电路。CD4017有16支脚，除电源脚VDD及VSS为电源接脚，输入电压范围为3–15V之外，其余接脚为： A、频率输入脚：CLOCK(Pin14)，为频率信号的输入脚。 B、数据输出脚： a、Q1-Q9(Pin3，2，4，7，10，1，5，6，9，11)，为解码后的时进制输出接脚，被计数到的值，其输出为Hi，其余为Lo 电位。 b、CARRY OUT（Pin12），进位脚，当4017计数10个脉冲之后，CARRY OUT 将输出一个脉波，代表产生进位，共串级计数器使用。 D、控制脚： a、CLEAR(Pin15)：清除脚或称复位(Reset)脚，当此脚为Hi时，会使CD4017的Q0为”1”，其余Q1-Q9为”0”。 b、CLOCK ENABLE(Pin13)，时序允许脚，当此脚为低电位，CLOCK输入脉波在正缘时，会使CD4017计数，并改变Q1-Q9的输出状态。
计算机的工作过程
计算机基本构成模式 计算机应包括运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件 计算机中数的表示 计算机内部应采用二进制表示指令和数据 计算机的工作原理 计算机系统应按照下述模式工作：将编好的程序和原始数据，输入并存储在计算机的内存储器中（即“存储程序”）；计算机按照程序逐条取出指令加以分析，并执行指令规定的操作（即“程序控制”）。这一原理称为“存储程序”原理，是现代计算机的基本工作原理，至今的计算机仍采用这一原理。 计算机的工作原理 按照冯·诺依曼存储程序的原理，计算机在执行程序时须先将要执行的相关程序和数据放入内存储器中，在执行程序时CPU根据当前程序指针寄存器的内容取出指令并执行指令，然后再取出下一条指令并执行，如此循环下去直到程序结束指令时才停止执行。其工作过程就是不断地取指令和执行指令的过程，最后将计算的结果放入指令指定的存储器地址中。计算机工作过程中所要涉及的计算机硬件部件有内存储器、指令寄存器、指令译码器、计算器、控制器、运算器和输入/输出设备等，在以后的内容中将会着重介绍。 （一）计算机硬件系统 硬件通常是指构成计算机的设备实体。一台计算机的硬件系统应由五个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入和输出设备。这五大部分通过系统总线完成指令所传达的操作，当计算机在接受指令后，由控制器指挥，将数据众输入设备传送到存储器存放，再由控制器将需要参加运算的数据传送到运算器，由运算器进行处理，处理后的结果由输出设备输出。 中央处理器 CPU（central processing unit）意为中央处理单元，又称中央处理器。CPU由控制器、运算器和寄存器组成，通常集中在一块芯片上，是计算机系统的核心设备。计算机以CPU为中心，输入和输出设备与存储器之间的数据传输和处理都通过CPU来控制执行。微型计算机的中央处理器又称为微处理器。 控制器 控制器是对输入的指令进行分析，并统一控制计算机的各个部件完成一定任务的部件。它一般由指令寄存器、状态寄存器、指令译码器、时序电路和控制电路组成。计算机的工作方式是执行程序，程序就是为完成某一任务所编制的特定指令序列，各种指令操作按一定的时间关系有序安排，控制器产生各种最基本的不可再分的微操作的命令信号，即微命令，以指挥整个计算机有条不紊地工作。当计算机执行程序时，控制器首先从指令指针寄存器中取得指令的地址，并将下一条指令的地址存入指令寄存器中，然后从存储器中取出指令，由指令译码器对指令进行译码后产生控制信号，用以驱动相应的硬件完成指纹操作。简言之，控制器就是协调指挥计算机各部件工作的元件，它的基本任务就是根据种类指纹的需要综合有关的逻辑条件与时间条件产生相应的微命令。 运算器 运算器又称积极态度逻辑单元ALU（Arithmetic Logic Unit）。运算器的主要任务是执行各种算术运算和逻辑运算。算术运算是指各种数值运算，比如：加、减、乘、除等。逻辑运算是进行逻辑判断的非数值运算，比如：与、或、非、比较、移位等。计算机所完成的全部运算都是在运算器中进行的，根据指令规定的寻址方式，运算器从存储或寄存器中取得操作数，进行计算后，送回到指令所指定的寄存
定时器工作原理
定时器工作原理 通电延时型。只要在定时的时间段内（即1分钟）定时器一直得电，则常开触电就会闭合，只要定时器不断电常开触电就会一直闭合。定时器断电则常开触电断开 1，定时器/计数器的结构与功能 主要介绍定时器0（T0）和定时器1（T1）的结构与功能。图6.1是定时器/计数器的结构框图。由图可知，定时器/计数器由定时器0、定时器1、定时器方式寄存器TMOD和定时器控制寄存器TCON组成。 定时器0，定时器1是16位加法计数器，分别由两个8位专用寄存器组成：定时器0由TH0和TL0组成，定时器1由TH1和TL1组成。 图6.1 定时器/计数器结构框图 TL0、TL1、TH0、TH1的访问地址依次为8AH~8DH，每个寄存器均可单独访问。定时器0或定时器1用作计数器时，对芯片引脚T0（P3.4）或T1（P3.5）上输入的脉冲计数，每输入一个脉冲，加法计数器加1；其用作定时器时，对内部机器周期脉冲计数，由于机器周期是定值，故计数值确定时，时间也随之确定。 TMOD、TCON与定时器0、定时器1间通过内部总线及逻辑电路连接，TMOD 用于设置定时器的工作方式，TCON用于控制定时器的启动与停止。 6.1.1 计数功能 计数方式时，T的功能是计来自T0(P3.4)T1(P3.5)的外部脉冲信号的个数。 输入脉冲由1变0的下降沿时，计数器的值增加1直到回零产生溢出中断，表示计数已达预期个数。外部输入信号的下降沿将触发计数，识别一个从“1”到“0”的跳变需2个机器周期，所以，对外部输入信号最高的计数速率是晶振频率的1/24。若晶振频率为6MHz，则计数脉冲频率应低于1/4MHz。当计数器满后，再来一个计数脉冲，计数器全部回0，这就是溢出。 脉冲的计数长度与计数器预先装入的初值有关。初值越大，计数长度越小；初值越小，计数长度越大。最大计数长度为65536（216）个脉冲（初值为0）。 6.1.2 定时方式 定时方式时，T记录单片机内部振荡器输出的脉冲(机器周期信号)个数。 每一个机器周期使T0或T1的计数器增加1，直至计满回零自动产生溢出中断请求。 定时器的定时时间不仅与定时器的初值有关，而且还与系统的时钟频率有关。在机器周期一定的情况下，初值越大，定时时间越短；初值越小，定时时间越长。最长的定时时间为65536（216）个机器周期（初值为0）。
电子计数器原理及应用研究——6
电子计数器原理及应用研究 一、实验目的： 了解测频的方法和电子计数器的工作原理以及虚拟仪器的基本概念，熟悉虚拟电子计数器的操作，并采用不同闸门时间对不同的频率进行测量并分析。 二、实验原理： 1、测频原理 计数器的测频原理如图1 所示。fx 为输入待测信号频率，f0为时钟脉冲的频率。闸门信号GATE 控制计数时间，Fx 和F0两个计数器在同一时间T 内分别对fx 和f0进行计数，f0已知，时间T 可由计数器F0的计数值算出。计数器Fx 的计数值Nx=fx ×T ，计数器F0的计数值N0＝f0×T 。 由于 Nx/fx ＝N0/f0＝T 则被测频率fx 为 fx ＝(Nx/N0)×f0 由于 Nx/fx ＝N0/f0＝T 则被测频率fx 为 fx ＝(Nx/N0)× f0 显示 f OUT3 Q Q GATE F X F O 图1 测频原理框图 2、电路工作原理 本实验系统中的计数器是采用8253芯片来实现的，电路原理如图2所示。 （1）Fx 、F0计数器： F0计数器：由8253计数器0和计数器1级联而成的计数器，对时钟计数，通过设定初值来确定闸门时间（采用二进制计数）。 Fx 计数器：由8253的计数器2构成的计数器，对被测信号计数（采用二进制计数）。 （2）时钟发生器： 由4MHZ 的晶振经过二分频后得到的2MHZ 时钟 （3）开门脉冲发生器： 开门脉冲发生器由D 触发器构成，开门信号由软件产生，经out3到D1端，当软件发出开门信号后，D 触发器的翻转产生一个开门前置脉冲（经与非门G 输出），完成8253内的三个计数器从初值锁存器往计数器打入初值的置数脉冲作用。
实验九微程序计数器μPC 实验
实验九微程序计数器μPC 实验 【实验要求】 利用CP226实验箱上的K16…K23 开关做为DBUS 数据的输入端，其它开关做为控制信号的输入端，实现微程序计数器μPC预置与加1功能。 【实验目的】 掌握模型机中微程序计数器μPC的功能及其功能实现的工作原理与控制方法，微程序执行过程中顺序和跳转的实现。 【主要集成电路芯片及其逻辑功能】 本实验所涉及的主要集成电路芯片为74HC161，74HC161的引脚结构和功能逻辑可见实验九。 【实验涉及的逻辑电路及原理】 微程序计数器μPC是由两片74HC161构成的八位带预置计数器，μPC输出直接送回μPC。预置数据高六位来自于控制总线IBUS[7:0]的高六位，低二位被置为0，说明指令微程序入口地址由指令码来形成，微程序中下一条微指令地址由微程序计数器μPC产生，且一条指令最多可包含四条微指令。微程序计数器μPC实验原理逻辑电路如下图所示，其中RST、IREN分别为计数器清0、计数器预置控制信号，CK为脉冲信号。其功能逻辑为： 微程序计数器μPC实验原理逻辑电路
当RST = 0 时，微程序计数器μPC被清0。 当IREN = 0 时，在CK的上升沿，预置数据被写入微程序计数器μPC。 当IREN = 1 时，在CK的上升沿，微程序计数器μPC加一。 【实验内容及步骤】 (1)实验连接线 实验具体连接线如下表所示。 微程序计数器μPC实验连接线 连接信号孔接入孔作用状态说明 1 J2座J3座将K23-K16接入DBU[7:0] 实验模式：手动 2 IREN K0 预置μPC低电平有效 3 EMEN K1 EM存储器工作使能低电平有效 4 EMWR K2 EM存储器写使能低电平有效 5 EMRD K3 EM存储器读使能低电平有效 6 CK 已连μPC工作脉冲上升沿打入 (2)微程序计数器μPC加一 二进制开关K3、K2、K1、K0分别用于置控制信号EMRD、EMWR、EMEN、IREN。 K3(EMRD) K2(EMWR) K1(EMEN) K0(IREN) 1 1 1 1 按一次STEP脉冲键，CK产生一个上升沿，微程序计数器μPC的数据被加一。 (3)微程序计数器μPC预置 二进制开关K23～K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据12H K23 K22 K21 K20 K19 K18 K17 K16 0 0 0 1 0 0 1 0 二进制开关K3、K2、K1、K0分别用于置控制信号EMRD、EMWR、EMEN、IREN。 K3(EMRD) K2(EMWR) K1(EMEN) K0(IREN) 1 0 0 0 当EMWR，EMEN=0时，数据总线(DBUS)上的数据被送到指令总线(IBUS)上。 按住STEP脉冲键，CK由高变低，这时寄存器μPC的黄色预置指示灯亮，表明μPC被预置。放开STEP键，CK由低变高，产生一个上升沿，数据10H被写入μPC寄存器。