閻石第五版第六章第三講課件

1、第三講第三講 計數(shù)器計數(shù)器1 1、作用：、作用： 累計輸入脈沖的個數(shù)累計輸入脈沖的個數(shù) ；分頻、定時、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖；分頻、定時、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖和脈沖序列；進(jìn)行數(shù)字運算。和脈沖序列；進(jìn)行數(shù)字運算。2 2、模的概念：、模的概念：一、概述：一、概述： 計數(shù)器是一個周期性的時序電路，其狀態(tài)圖有一個閉合環(huán)，閉計數(shù)器是一個周期性的時序電路，其狀態(tài)圖有一個閉合環(huán)，閉合環(huán)循環(huán)一次所需要的時鐘脈沖的個數(shù)稱為計數(shù)器的模值合環(huán)循環(huán)一次所需要的時鐘脈沖的個數(shù)稱為計數(shù)器的模值M。3 3、分類：、分類：按按時鐘控制時鐘控制方式來分，有異步、同步兩大類；方式來分，有異步、同步兩大類； 按按計數(shù)過程中數(shù)值的增減計數(shù)過程中數(shù)值的

2、增減來分，有加法、減法、可逆計數(shù)器三類；來分，有加法、減法、可逆計數(shù)器三類；按按模值模值來分，有二進(jìn)制、十進(jìn)值和任意進(jìn)制計數(shù)器。來分，有二進(jìn)制、十進(jìn)值和任意進(jìn)制計數(shù)器。 計數(shù)器分類表計數(shù)器分類表 二、二、 同步計數(shù)器同步計數(shù)器1、同步二進(jìn)制計數(shù)器、同步二進(jìn)制計數(shù)器加法（以加法（以8進(jìn)制為例）進(jìn)制為例）CPCP的順序的順序觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Q Q2 2n n Q Q1 1n n Q Q0 0n n0 0O O0 00 01 1O O0 01 12 2O O1 10 03 30 01 11 14 41 10 00 05 51 10 01 16 61 11 10 07 71 11 11 1觸發(fā)器次

3、態(tài)觸發(fā)器次態(tài)Q Q2 2n+1n+1 Q Q1 1n+1n+1 Q Q0 0n+1n+1O O0 01 1O O1 10 0O O1 11 11 10 00 01 10 01 11 11 10 01 11 11 10 00 00 01 1FFFF0 0FFFF1 1FFFF2 2Q Q0 0Q Q1 1Q Q2 21J1JC1C11K1K1J1JC1C11K1K1J1JC1C11K1KCPCP& & J0=K0=1； J1=K1= Q0n ； J2=K2= Q0n Q1n ； 做圖如下：做圖如下： 若用若用JK觸發(fā)器構(gòu)成電路，則：觸發(fā)器構(gòu)成電路，則： 構(gòu)成規(guī)律：構(gòu)成規(guī)律：最低位總是處于翻轉(zhuǎn)狀態(tài)

4、，次低位在低最低位總是處于翻轉(zhuǎn)狀態(tài)，次低位在低位為位為1時翻轉(zhuǎn)，其它位是低于本位數(shù)據(jù)全為時翻轉(zhuǎn)，其它位是低于本位數(shù)據(jù)全為1時翻轉(zhuǎn)。時翻轉(zhuǎn)。 Q2n+1=m3+m4+m5+m6Q1n+1=m1+m2+m5+m6Q0n+1=m0+m2+m4+m6Q0n+1Q2n01000111101100011 1 0 Q1nQ0n01326754由前面狀態(tài)轉(zhuǎn)由前面狀態(tài)轉(zhuǎn)換表得：換表得：卡諾圖化簡：卡諾圖化簡：Q0n+1Q0nQ1n+1Q0n Q1n Q0n Q1n01000111100101001 1 1 Q1nQ0n01326754Q1n+1Q2n01000111101111001 0 0 Q1nQ0n013

5、26754Q2n+1Q2nQ2n+1 Q1nQ2n Q0nQ2n +Q0n Q1nQ2n設(shè)計過程設(shè)計過程Q1n+1Q0n Q1n Q0n Q1nQ0n+1Q0nQ2n+1 Q1nQ2n Q0nQ2n +Q0n Q1nQ2n已知：已知： Q0n Q1n Q2n + (Q1n Q0n)Q2n =(Q0n Q1n )Q2n + (Q0n Q1n)Q2n思路：選用思路：選用3個個JK觸發(fā)器，共用一個時鐘脈沖源，且：觸發(fā)器，共用一個時鐘脈沖源，且： J0=K0=1； J1=K1= Q0n ； J2=K2= Q0n Q1n ； J0Q0n+K0Q0n1Q0n1Q0nJ1Q1n+K1Q1nJ2Q2n+K2Q

6、2n1 1FFFF0 0FFFF1 1FFFF2 2Q Q0 0Q Q1 1Q Q2 21J1JC1C11K1K1J1JC1C11K1K1J1JC1C11K1KCPCP& & J0=K0=1； J1=K1= Q0n ； J2=K2= Q0n Q1n ； 做圖如下：做圖如下：如何接成十六進(jìn)制計數(shù)器如何接成十六進(jìn)制計數(shù)器?狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換表?計數(shù)順序觸發(fā)器狀態(tài)Q3Q2Q1Q001234567891011121314150000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111時序圖時序圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖減法減法可逆計數(shù)器：

7、可逆計數(shù)器：通過通過加一些控制端子作為加一些控制端子作為外部邏輯輸入變量來外部邏輯輸入變量來控制加或減?？刂萍踊驕p。狀態(tài)轉(zhuǎn)換表？狀態(tài)轉(zhuǎn)換表？2、同步十進(jìn)制計數(shù)器、同步十進(jìn)制計數(shù)器8421BCD碼：碼：00001001計數(shù)順序計數(shù)順序觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Q3Q2Q1Q000000100012001030011401005010160110701118100091001觸發(fā)器次態(tài)觸發(fā)器次態(tài)Q3Q2Q1Q00001001000110100010101100111100010010000同步十進(jìn)制加法計數(shù)器電路同步十進(jìn)制加法計數(shù)器電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖同步十進(jìn)制減法計數(shù)器電路同步十進(jìn)制減法計數(shù)器電路

8、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖3、集成芯片介紹、集成芯片介紹Q Q3 3 Q Q2 2 Q Q1 1 Q Q0 0C CCPCPEPEPETET74LS16174LS161R RD DLDLDD D3 3 D D2 2 D D1 1 D D0 0邏輯符號：邏輯符號：CP：時鐘輸入端：時鐘輸入端EP、ET：功能轉(zhuǎn)換端：功能轉(zhuǎn)換端C：進(jìn)位輸出端：進(jìn)位輸出端RD：復(fù)位端：復(fù)位端LD：預(yù)置數(shù)的控制端：預(yù)置數(shù)的控制端D3 3D2 2D1 1D0 0：預(yù)置數(shù)的輸入端：預(yù)置數(shù)的輸入端、74LS161 四位同步二進(jìn)制（四位同步二進(jìn)制（1616進(jìn)制）加法計數(shù)器進(jìn)制）加法計數(shù)器 功能表：功能表：0 0 0 00 0 0 0

9、RD 端 LD 端功能的區(qū)別：0 0CPCPR RD DL LD DEP ETEP ET工作狀態(tài)工作狀態(tài)0 0X XX XX XX X異步置零異步置零0 01 1X XX X同步預(yù)置數(shù)同步預(yù)置數(shù)X X1 11 10 10 1保持保持X X1 11 1X 0X 0保持（但保持（但C=0C=0）1 11 11 11 1加計數(shù)加計數(shù)Q Q3 3 Q Q2 2 Q Q1 1 Q Q0 0C CCPCPEPEPETET74LS16174LS161R RD DLDLD D D3 3 D D2 2 D D1 1 D D0 0X X X XX X X X0 01 1Q Q3 3 Q Q2 2 Q Q1 1 Q

10、 Q0 0C CCPCPEPEPETET74LS16174LS161R RD DLDLD D D3 3 D D2 2 D D1 1 D D0 0X X X XX X X XX X X XX X X X0 0例如：例如：0 0 1 10 0 1 10 0 1 10 0 1部邏輯圖內(nèi)部邏輯圖74LS16174LS161為異步清零、同步置數(shù)，都是低電平有效。為異步清零、同步置數(shù)，都是低電平有效。74LS16274LS162、74LS16374LS163為同步清零方式，為低電平且為同步清零方式，為低電平且CPCP信號到信號到 達(dá)時才能置零。達(dá)時才能置零。同步清零：即使清零控制

11、端子為同步清零：即使清零控制端子為0 0（或（或1 1），清零的實），清零的實現(xiàn)還需等待下一個時鐘脈沖的上升沿（或下降沿）到現(xiàn)還需等待下一個時鐘脈沖的上升沿（或下降沿）到來以后才能變?yōu)楝F(xiàn)實。這就是來以后才能變?yōu)楝F(xiàn)實。這就是“同步清零同步清零”的概念。的概念。置數(shù)端也有置數(shù)端也有“同步置數(shù)同步置數(shù)”與與“異步置數(shù)異步置數(shù)”之之分。分。異步清零：清零控制端子為異步清零：清零控制端子為0 0（或（或1 1），馬上實現(xiàn)清零），馬上實現(xiàn)清零的功能，不需等待個時鐘脈沖的上升沿（或下降沿）的功能，不需等待個時鐘脈沖的上升沿（或下降沿）。清零：清零：同步清零、異步清零。同步清零、異步清零。用用T T 觸發(fā)器構(gòu)

12、成的同步十六進(jìn)制加法計數(shù)器觸發(fā)器構(gòu)成的同步十六進(jìn)制加法計數(shù)器CC4520CC4520 74LS191（單時鐘同步十六進(jìn)制可逆計數(shù)器）（單時鐘同步十六進(jìn)制可逆計數(shù)器）邏輯符號邏輯符號功能表功能表1 1X X1 1X X保持保持0 0X XX X異步置數(shù)異步置數(shù)0 01 10 0加法計數(shù)加法計數(shù)0 01 11 1減法計數(shù)減法計數(shù)CPCPI IS SL LD DU/DU/D 工作狀態(tài)工作狀態(tài)X XQ Q3 3 Q Q2 2 Q Q1 1 Q Q0 0C/BC/BCPCPI I74LS19174LS191LDLDD D3 3 D D2 2 D D1 1 D D0 0CPCPO OU/DU/DS SS=

13、0S=0，C/B=1C/B=1時，時，CPCPO O=CP=CPI I同步十六進(jìn)制加同步十六進(jìn)制加/ /減計數(shù)器減計數(shù)器7474LS191LS191的時序圖的時序圖異步置數(shù)異步置數(shù)加法計數(shù)加法計數(shù)減法計數(shù)減法計數(shù)工作狀態(tài)工作狀態(tài)功能表功能表1 1X X1 1X X保持保持0 0X XX X0 01 10 00 01 11 1CPCPI IS SL LD DU/DU/DX XS=0S=0，C/B=1C/B=1時，時，CPCPO O=CP=CPI I異步置數(shù)異步置數(shù)加法計數(shù)加法計數(shù)減法計數(shù)減法計數(shù)工作狀態(tài)工作狀態(tài)功能表功能表1 1X X1 1X X保持保持0 0X XX X0 01 10 00 0

14、1 11 1CPCPI IS SL LD DU/DU/DX XS=0S=0，C/B=1C/B=1時，時，CPCPO O=CP=CPI I74191內(nèi)內(nèi)部邏輯圖部邏輯圖雙時鐘同步十六進(jìn)制可逆計數(shù)雙時鐘同步十六進(jìn)制可逆計數(shù)器器 74193加法時加法時CPCPD D= =？減法時減法時CPCPU U= =？功能表和功能表和74LS161相同，但輸出只有相同，但輸出只有00001001十個穩(wěn)定狀態(tài)。十個穩(wěn)定狀態(tài)。 74LS160( (同步十進(jìn)制加法計數(shù)器同步十進(jìn)制加法計數(shù)器) )Q Q3 3 Q Q2 2 Q Q1 1 Q Q0 0C CCPCPEPEPETET74LS16074LS160R RD D

15、LDLDD D3 3 D D2 2 D D1 1 D D0 0CPCPR RD DL LD DEP ETEP ET工作狀態(tài)工作狀態(tài)0 0X XX XX XX X異步置零異步置零0 01 1X XX X同步預(yù)置數(shù)同步預(yù)置數(shù)X X1 11 10 10 1保持保持X X1 11 1X 0X 0保持（但保持（但C=0C=0）1 11 11 11 1加計數(shù)加計數(shù)74LS190 （同步十進(jìn)制可逆計數(shù)器）（同步十進(jìn)制可逆計數(shù)器）功能表和功能表和74LS191相同相同邏輯符號邏輯符號功能表功能表1 1X X1 1X X保持保持0 0X XX X異步置數(shù)異步置數(shù)0 01 10 0加法計數(shù)加法計數(shù)0 01 11

16、1減法計數(shù)減法計數(shù)CPCPI IS SL LD DU/DU/D 工作狀態(tài)工作狀態(tài)X XQ Q3 3 Q Q2 2 Q Q1 1 Q Q0 0C/BC/BCPCPI I74LS19074LS190LDLD D D3 3 D D2 2 D D1 1 D D0 0CPCPO OU/DU/DS SS=0S=0，C/B=1C/B=1時，時，CPCPO O=CP=CPI I三、三、 異步計數(shù)器異步計數(shù)器1、 異步二進(jìn)制計數(shù)器異步二進(jìn)制計數(shù)器加法加法（以（以8進(jìn)制為例）進(jìn)制為例）：計數(shù)脈沖計數(shù)脈沖CPQ2Q1Q0等效的十等效的十進(jìn)制數(shù)進(jìn)制數(shù)0000010011201023011341004510156110

17、671117分析：分析：最低位最低位Q Q0 0：來一個脈沖翻轉(zhuǎn)一次；：來一個脈沖翻轉(zhuǎn)一次；次高位次高位Q Q1 1：來兩個脈沖翻轉(zhuǎn)一次，且當(dāng)：來兩個脈沖翻轉(zhuǎn)一次，且當(dāng)Q Q0 0從從1 01 0時，時， Q Q1 1變化；變化；高位高位Q Q2 2： 來四個脈沖翻轉(zhuǎn)一次，且當(dāng)來四個脈沖翻轉(zhuǎn)一次，且當(dāng)Q Q1 1從從1 01 0時，時， Q Q2 2變化。變化。思路：思路：TT觸發(fā)器的邏輯功能是在觸發(fā)器的邏輯功能是在CPCP的作用下翻轉(zhuǎn)。的作用下翻轉(zhuǎn)。（TT是是JKJK的特例：的特例：J=K=1J=K=1）Q Q0 0的的CPCP由外部時鐘由外部時鐘CPCP0 0給；給；Q Q1 1的的CPC

18、P1 1由由Q Q0 0給；給；Q Q2 2的的CPCP2 2由由Q Q1 1給。給。Q Q0 0QQ1 1QQ2 2均是在時鐘條件滿足時翻轉(zhuǎn)。均是在時鐘條件滿足時翻轉(zhuǎn)。則，做圖如下：則，做圖如下：1FF0FF1FF2CP0CP1CP2Q0Q1Q20CP0t0Q0t0Q1t0Q2t12345678(CP1) (CP2) 時序圖：時序圖：1JC11K1JC11K1JC11K000001010011100101110111000CP0 :f0CP1 :1/2f0CP2 :1/4f0(CP3) CP3 :1/8f01/2f01/4f01/8f0分頻分頻器器減法減法（以（以8進(jìn)制為例）進(jìn)制為例）：計數(shù)

19、脈沖計數(shù)脈沖CPQ2Q1Q0等效的十等效的十進(jìn)制數(shù)進(jìn)制數(shù)0111711106210153100440113501026001170000分析：分析：最低位最低位Q0Q0：來一個脈沖翻轉(zhuǎn)一次；：來一個脈沖翻轉(zhuǎn)一次；次高位次高位Q1Q1：來兩個脈沖翻轉(zhuǎn)一次，且當(dāng)：來兩個脈沖翻轉(zhuǎn)一次，且當(dāng)Q0Q0從從0 10 1時，時， Q1Q1變化；變化；高位高位Q2Q2： 來四個脈沖翻轉(zhuǎn)一次，且當(dāng)來四個脈沖翻轉(zhuǎn)一次，且當(dāng)Q1Q1從從0 10 1時，時， Q2Q2變化。變化。思路：思路：仍用下降沿觸發(fā)的仍用下降沿觸發(fā)的TT觸發(fā)器，則：觸發(fā)器，則：Q0Q0的的CPCP由外部時鐘由外部時鐘CP0CP0給；給；Q1Q1

20、的的CP1CP1由由Q0Q0給；給；Q2Q2的的CP2CP2由由Q1Q1給。給。下降沿動作的異步二進(jìn)制下降沿動作的異步二進(jìn)制減減法計數(shù)器電路圖法計數(shù)器電路圖時序圖時序圖2、 異步十進(jìn)制計數(shù)器異步十進(jìn)制計數(shù)器常見常見8421BCD碼，變化規(guī)律為：碼，變化規(guī)律為：00001001；由由4位二進(jìn)制加法計數(shù)器修改（跳過位二進(jìn)制加法計數(shù)器修改（跳過10101111）而成。）而成。 典型電路：典型電路： ”異步級連異步級連 ”： Q0：2進(jìn)制，M1=2; Q1、Q2、Q3：構(gòu)成5進(jìn)制，M2=5; MM1XM2=10Q0獨立; Q1、Q2、Q3的外部CP是CP1=Q0;(其內(nèi)部級連，是一個整體，不獨立。)

21、K K3 3=1=1J J3 3=Q=Q1 1Q Q2 2K K2 2=1=1J J2 2= 1= 11311QQQn32113QQQQnCP1CP1：Q0Q0CP3CP3：Q0Q0CPCP1 1的順序的順序觸發(fā)器狀態(tài)觸發(fā)器狀態(tài)Q Q3 3 Q Q2 2 Q Q1 10 0O O0 00 01 1O O0 01 12 2O O1 10 03 30 01 11 14 41 10 00 0觸發(fā)器狀態(tài)觸發(fā)器狀態(tài)Q Q3 3 Q Q2 2 Q Q1 1O O0 01 1O O1 10 0O O1 11 11 10 00 00 00 00 0狀態(tài)轉(zhuǎn)換表：狀態(tài)轉(zhuǎn)換表：分析：分析： J J1 1= =3QK

22、1=1K1=1212QQnCP2CP2：Q1Q1計數(shù)器計數(shù)器的異步級連的異步級連用前一級計數(shù)器的輸出作為后一級計數(shù)器的時鐘用前一級計數(shù)器的輸出作為后一級計數(shù)器的時鐘信號，把這種連接方式叫做計數(shù)器的信號，把這種連接方式叫做計數(shù)器的“級連級連”。 用途用途：通過通過“異步級連異步級連”，可以實現(xiàn)模值較大的計數(shù)器。，可以實現(xiàn)模值較大的計數(shù)器。若把一個模為若把一個模為M1的計數(shù)器和一個模為的計數(shù)器和一個模為M2的計數(shù)的計數(shù)器級連時，可以構(gòu)成模為器級連時，可以構(gòu)成模為M=M1xM2進(jìn)制的計數(shù)進(jìn)制的計數(shù)器。如果再有器。如果再有M3，就再乘以，就再乘以M3?？傊?，級連后模值為級連前每個模值的乘積?？傊夁B

23、后模值為級連前每個模值的乘積。 3、 集成芯片介紹：集成芯片介紹：v 功能說明（功能說明（表表1 1）（異步二（異步二五五十進(jìn)制計數(shù)器）十進(jìn)制計數(shù)器）CPCP輸入端輸入端進(jìn)制進(jìn)制輸出狀態(tài)輸出狀態(tài)分頻端分頻端CPCP0 0Q Q0 02 20 0、1 1Q Q0 0為二分頻端為二分頻端CPCP1 1Q Q3 3Q Q2 2Q Q1 15 5000000 100100Q Q3 3為五分頻端為五分頻端CPCP0 0Q Q3 3Q Q2 2Q Q1 1Q Q0 0十十00000000 10011001Q Q3 3為十分頻端為十分頻端且且Q Q0 0與與CPCP1 1相連相連輸出端輸出端& &S S91

24、91S S9292& &R R0101R R0202CPCP1 1CPCP0 0Q Q0 0Q Q1 1Q Q2 2Q Q3 3S S1J1JC1C11K1KR R111J1JC1C11K1KR R111J1JC1C11K1KR R& &FFFF0 0FFFF1 1FFFF2 2FFFF3 3S S1J1JC1C11K1KR R74LS290v 功能說明功能說明異步置異步置0 0端端R RO1O1 R RO2O2異步置異步置9 9端端S S9191 S S9292功能說明功能說明1 11 1X 0X 01 11 10 0 X X置置 0 00 X0 X1 11 1X 0X 01 11 1置置 9 90 00 00 00 0計計 數(shù)數(shù)（表表2）v 邏輯符號邏輯符號CPCP0 0CPCP1 1Q Q3 3Q Q2 2Q Q1 1Q Q0 0R R0101R R0202S S9292S S919174LS29074LS290v 用作十進(jìn)制時的連線用作十進(jìn)制時的連線CPCP0 0CPCP1