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\documentclass[实验报告模板]{subfiles}
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\renewcommand{\mydate}{2023/11/23}
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\renewcommand{\mychapternum}{5}
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\renewcommand{\thefigure}{\mychapternum.\arabic{figure}}
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\renewcommand{\thetable}{\mychapternum.\arabic{table}}
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\begin{document}
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\mytitle
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\begin{enumerate}
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\myitem{实验目的}{
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\item 掌握计数、译码和显示电路的工作原理，熟悉其电路结构。
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\item 测试计数器 74LS90 的逻辑功能。
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\item 用 74LS90、74LS248 和共阴极 LED 显示器(2ES102)组成数字计数显示单元。
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}
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\myitem{实验内容及步骤}{
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\item 把 74LS90 接成二进制计数器，用指示灯的亮、暗情况，观察并记录时钟脉冲和输出脉冲。（时钟脉冲频率用 1kHz）
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\item 把 74LS90 接成五进制计数器, 用指示灯的亮、暗情况,记录时钟脉冲及$Q_B$、$Q_C$、$Q_D$的输出脉冲。(时钟脉冲频率用 1kHz)
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\item 把 74LS90 接成 8421 码十进制计数器，用指示灯的亮、暗情况,记录时钟及$Q_A$、$Q_B$、$Q_C$、$Q_D$各点亮、暗情况。
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\item 按 图 \ref{fig:5.8} 所示,将译码器 74LS248 和显示器 2ES102 连接起来，分别输入 图 \ref{table:5.4} 所示的数据，把 74LS248 的(a、b、c、d、e、f、g)输出状况和显示结果填入 图 \ref{table:5.4} 中，验证其逻辑功能。
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\item 按实验 图 \ref{fig:5.9} 所示，把实验箱上的 Q1、Q2、Q3、Q4 和 74LS90 的 Q1、Q2、Q3、Q4联接起来，输入 1Hz 脉冲,观察显示器显示结果。若把各位的 RBI 接地，BI/RBO 接个位的 RBI，重复上述过程，观察显示结果。
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\item * 对 图 \ref{fig:5.9} 的实验做改进，使它成为 12 进制,显示规律为 1、2、3、4$\cdots\cdots$9、10、11、12、1、2、……即从 12 不是返回到 0，而是返回到 1。 % 哪种省略号更好呢？
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\begin{figure}
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\subfloat[原理图]{
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\includegraphics[width=0.7\linewidth]{imgs/2023-11-23-11-44-56.png}
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}
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\subfloat[引脚图]{
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\includegraphics[width=0.3\linewidth]{imgs/2023-11-23-11-43-05.png}
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}
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\caption{74LS90的原理图和引脚图}\label{fig:5.1}
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\end{figure}
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\begin{figure}
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\subfloat[原理图]{
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\begin{minipage}{0.6\linewidth}
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\includegraphics[width=1\linewidth]{imgs/2023-11-23-11-48-44.png}\\
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\vspace{-1.66em}\\
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\includegraphics[width=1\linewidth]{imgs/2023-11-23-11-46-57.png}
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\end{minipage}
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}
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\subfloat[引脚图]{
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\includegraphics[width=0.4\linewidth]{imgs/2023-11-23-11-47-20.png}
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}
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\caption{74LS248 内部原理及其引脚图}\label{fig:5.6}
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\end{figure}
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\begin{figure}
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\subfloat[valign=middle][二进制计数器]{
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\label{fig:5.2} \includegraphics[width=0.5\linewidth]{imgs/2023-11-22-19-28-59.png}
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}
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\subfloat[valign=middle][五进制计数器]{
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\label{fig:5.3} \includegraphics[width=0.5\linewidth]{imgs/2023-11-22-19-30-30.png}
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}
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\subfloat[valign=middle][8421码十进制计数器]{
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\label{fig:5.4} \includegraphics[width=0.5\linewidth]{imgs/2023-11-22-19-30-47.png}
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}
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\subfloat[valign=middle][5421码十进制计数器]{
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\label{fig:5.5} \includegraphics[width=0.5\linewidth]{imgs/2023-11-22-19-33-17.png}
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}
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\caption{74LS90的四种不同的计数方式}
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\end{figure}
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\begin{figure}
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\centering
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\includegraphics[width=0.5\linewidth]{imgs/2023-11-22-20-02-01.png}
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\caption{数码管原理图}
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\end{figure}
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\begin{table}
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\caption{共阴数码管对应的码值表}
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\includegraphics[width=1\linewidth]{imgs/2023-11-22-20-02-32.png}
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\end{table}
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\begin{figure}
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\begin{minipage}[b]{0.5\linewidth}
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\includegraphics[width=1\linewidth]{imgs/2023-11-22-16-50-13.png}
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\caption{2ES102 引脚段划图}\label{fig:5.7}
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\end{minipage}
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\begin{minipage}[b]{0.5\linewidth}
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\includegraphics[width=1\linewidth]{imgs/2023-11-22-16-53-31.png}
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\caption{译码显示成分}\label{fig:5.8}
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\end{minipage}
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\end{figure}
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\begin{figure}
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\centering
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\includegraphics[width=1\linewidth]{imgs/2023-11-22-19-14-01.png}
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\caption{两位二-十进制计数、译码、显示}\label{fig:5.9}
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\end{figure}
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}
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\vfil
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\pagebreak[2]
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\myitem{实验原理}{
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\item 把 74LS90 接成二进制计数器，用指示灯的亮、暗情况，观察并记录时钟脉冲和输出脉冲。（时钟脉冲频率用 1kHz）
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\begin{zhongwen}
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$\overline{CP_0}$的下降沿触发，即$CP_0$的上升沿触发。
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\end{zhongwen}
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\begin{figure}[H]
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\subfloat[valign=middle][二进制计数器]{
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\label{fig:5.2} \includegraphics[width=0.5\linewidth]{imgs/2023-11-22-19-28-59.png}
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}
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\subfloat[valign=middle][时钟脉冲和输出脉冲]{
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\label{fig:5.1.1}\includexopp[0.5]{5.1.1}
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}
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\end{figure}
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\item 把 74LS90 接成五进制计数器, 用指示灯的亮、暗情况,记录时钟脉冲及$Q_B$、$Q_C$、$Q_D$的输出脉冲。(时钟脉冲频率用 1kHz)
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\begin{zhongwen}
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$\overline{CP_1}$的下降沿触发，即$CP_1$的上升沿触发。
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\end{zhongwen}
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\begin{figure}[H]
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\subfloat[valign=middle][五进制计数器]{
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\label{fig:5.3} \includegraphics[width=0.5\linewidth]{imgs/2023-11-22-19-30-30.png}
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}
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\subfloat[valign=middle][时钟脉冲和输出脉冲]{
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\label{fig:5.1.2}\includexopp[0.5]{5.1.2}
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}
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\end{figure}
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\item 把 74LS90 接成 8421 码十进制计数器，用指示灯的亮、暗情况,记录时钟及$Q_A$、$Q_B$、$Q_C$、$Q_D$各点亮、暗情况。
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\begin{zhongwen}
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||
$\overline{CP_0}$的下降沿触发，即$CP_0$的上升沿触发。
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$\overline{CP_1}$的下降沿触发，即$Q_0$的下降沿触发。
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\end{zhongwen}
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\begin{figure}[H]
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\subfloat[valign=middle][8421码十进制计数器]{
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\label{fig:5.4} \includegraphics[width=0.5\linewidth]{imgs/2023-11-22-19-30-47.png}
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}
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\subfloat[valign=middle][时钟脉冲和输出脉冲]{
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\label{fig:5.1.2}\includexopp[0.5]{5.1.3}
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}
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\end{figure}
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\item 按 图 \ref{fig:5.8} 所示,将译码器 74LS248 和显示器 2ES102 连接起来，分别输入 图 \ref{table:5.4} 所示的数据，把 74LS248 的(a、b、c、d、e、f、g)输出状况和显示结果填入 图 \ref{table:5.4} 中，验证其逻辑功能。
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\begin{table}[H]
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\centering
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\tabcolsep=1em
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\caption{74LS248 译码}\label{table:5.4}
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（可以看到$Q_D$应该是高位，$Q_A$应该是低位。）
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\begin{tabular}{cccccc}
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\toprule
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LT & RBI & RBO & $Q_A\quad Q_B\quad Q_C\quad Q_D$ & a b c d e f g & 显示字符 \\
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\midrule
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H & Φ & H & 0 0 0 0 & 1111110 & 0 \\
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H & Φ & H & 0 1 0 0 & 1101101 & 2 \\
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H & Φ & H & 0 1 0 1 & 0000000 & 空\\
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H & Φ & H & 1 0 0 0 & 0110000 & 1 \\
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H & Φ & H & 0 0 1 0 & 0110011 & 4 \\
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H & Φ & H & 1 0 0 1 & 1111011 & 9 \\
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Φ & Φ & L & Φ Φ Φ Φ & 0000000 & 空 \\
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H & L & Φ & 0 0 0 0 & 0000000 & 空 \\
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L & Φ & H & Φ Φ Φ Φ & 1111111 & 8 \\
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\bottomrule
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\end{tabular}
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\end{table}
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\item 按实验 图 \ref{fig:5.9} 所示，把实验箱上的 Q1、Q2、Q3、Q4 和 74LS90 的 Q1、Q2、Q3、Q4联接起来，输入 1Hz 脉冲,观察显示器显示结果。
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\begin{figure}[H]
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\centering
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\includegraphics[width=1\linewidth]{imgs/2023-11-22-19-14-01.png}
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\caption{两位二-十进制计数、译码、显示}\label{fig:5.9}
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\end{figure}
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\begin{zhongwen}
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此时显示器在时钟信号的驱动下，每次时钟信号上升沿时变化一次，从$00、01$、$02$、$\cdots\cdots$一直增加到$99$，之后再变回$00$，如此循环。
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\end{zhongwen}
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若把个位的 RBI 接地，十位的 BI/RBO 接个位的 RBI，重复上述过程，观察显示结果。
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\begin{zhongwen}
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此时当十位为0时，显示器将只显示个位，即从$0$、$1$、$2$、$\cdots\cdots$一直增加到$99$，之后再变回$0$，如此循环。
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\end{zhongwen}
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\item * 对 图 \ref{fig:5.9} 的实验做改进，使它成为 12 进制,显示规律为 1、2、3、4 $\cdots\cdots$ 9、10、11、12、1、2、……即从 12 不是返回到 0，而是返回到 1。 % 哪种省略号更好呢？
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\begin{zhongwen}
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12在此电路中的表示为10010，即十位的$Q_A$为1，个位的$Q_B$为1，其余的$Q$均为0，此时要让它返回到1，即个位的$Q_A$为1，其余的$Q$均为0。那么由于个位的$CP_1$的时钟信号驱动，个位的$Q_A$本来就会在时钟信号上升沿时变为1，因此考虑在$Q$输出10010时将十位的$Q_A$和个位的$Q_B$在下一时刻变为0，其中十位的$Q_A$容易变0，直接将清零端输入1即可，但个位不容易只让$Q_B$清零而$Q_A$正常变1，因此尝试换个思路，改变个位的输出，让它在个位为0010时阻塞$Q_B$的输出，而且也要阻塞$Q_A$向$CP_2$的信号，否则会导致$CP_2$驱动的$Q_B$发生进位。
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\end{zhongwen}
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\begin{figure}[H]
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\centering
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\includexopp[0.9]{5.1.6}
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\caption{十二进制计数}
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\end{figure}
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\begin{zhongwen}
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图中将十位的$Q_A$和个位的$Q_B$通过与门，用来检测计数是否到达12（当未到达12时十位的$Q_A$和个位的$Q_B$不会同时输出为1，而且也不会计数超过12），到达12后使用一个D触发器将它的状态记录下来，在下一时刻阻塞个位的$Q_B$的输出信号以及$Q_A$向$CP_2$的信号，此时$Q_A$未受到影响，从0变为1，而$Q_B$的输出被阻塞，于是晶体管输出01。此时未到达12，于是再后面一时刻，D触发器复位，不再阻塞，但此时$Q_A$也变为0了，于是$CP_2$仍然不会产生下降沿，于是$Q_B$仍然保持1（这里考虑到了竞争和冒险问题，$CP_1$驱动的D触发器输出，以及$CP_1$驱动的$Q_A$，根据原理图能看到都是只经过了一个触发器，因此可以认为延时相近，不会产生竞争和冒险的情况），此时晶体管输出为02，那么之后的时刻时钟信号可以正常驱动计数器继续计数了。
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\end{zhongwen}
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}
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\end{enumerate}
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\end{document} |