数字电子电路课件第6章6.3

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1、计计 数数 器器定义定义用途用途分类分类计时钟脉冲个数的时序电路计时钟脉冲个数的时序电路计时、分频、执行数字运算计时、分频、执行数字运算按时钟按时钟引入方式引入方式按状态按状态增减趋势增减趋势按计数器按计数器计数模值计数模值同步同步异步异步加法加法减法减法可逆可逆二进制二进制 非二非二进制进制触发器翻转时刻相同触发器翻转时刻相同触发器翻转时刻不同触发器翻转时刻不同数字增大数字增大数字减小数字减小数字可增可减数字可增可减M2nM2n6.2.3 同步计数器同步计数器2、同步二进制计数器、同步二进制计数器(M2n)状态转移方程状态转移方程:输出方程输出方程J1=1驱动方程：驱动方程：K1=12JKR

2、&ZQ2CP&JK&RRD31JKRQ1Q3J2=K2=Q1nJ3=K3=Q2 Q1nnn+1Q1=J1nQ1+K1nQ1=nQ1n+1Q2=J2nQ2+K2nQ2=nQ2nQ1+nQ1nQ2n+1Q3=J3nQ3+K3nQ3nQ3Z=nQ2nQ1状态转移表状态转移表n+1Q3nQ3nQ2nQ1n+1Q2n+1Q10 0 00 0 10 0 10 1 00 1 00 1 10 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 0 01 0 01 0 11 1 01 1 1=nQ3nQ2+nQ1nQ1nQ2nQ3/ZQ3Q2Q1000/0001/0010/0011/0/0/0/0/1100101

3、110111Z2JKRJK&R&Q4Q3Q2Q1CP&JK&R1JKRRD43&同步同步16进制加法计数器进制加法计数器:J1=1K1=1J2=K2=Q1nJ3=K3=Q2 Q1nnJ4=K4=Q3 Q2 Q1nn nJ5=K5=Q4 Q3 Q2nn nQ1n2n进制进制加法加法计数器：计数器：从从 Q 端输出，每一级的端输出，每一级的J K端端是前面几级是前面几级Q 端相与。端相与。从从 Q 端输出，每一级的端输出，每一级的J K端端是前面几级是前面几级Q 端相与端相与2n进制进制减法减法计数器：计数器：1Q1&JKMCPQ1&1&2Q2&JK&3Q3&JK&ZQ2Q33位同步二进制可逆计数

4、器位同步二进制可逆计数器可逆计数器可逆计数器M：加减控制端：加减控制端当当M=1时：时：当当M=0时：时：010由由Q 端输出，实现加法计数端输出，实现加法计数由由Q 端输出，实现减法计数端输出，实现减法计数1Q4Q3Q2Q1/Z00000001/000100011010001010110011110001001/0/0/0/0/0/0/0/0/11010 101111011100/0/0/1/1/0/1有效循环状态有效循环状态偏离状态偏离状态状态转移图：状态转移图：111011112.同步二同步二-十进制加法计数器十进制加法计数器CP3&JK&R1JKR4JKR&ZQ4Q3Q2Q1&Q42&

5、JKRRDJ1=1驱动方程：驱动方程：K1=1K2=nQ1J2=nQ1nQ4J3=nQ1nQ2K3=nQ1nQ2J4=nQ2nQ3nQ1K4=nQ1n+1Q1=J1nQ1+K1nQ1n+1Q2=J2nQ2+K2nQ2n+1Q3=J3nQ3+K3nQ3n+1Q4=J4nQ4+K4nQ4=nQ1=nQ2+nQ4nQ2nQ1nQ1=nQ3nQ2+nQ2nQ1nQ1nQ3=nQ4nQ3+nQ2nQ4nQ1nQ1状态转移方程：状态转移方程：输出方程输出方程nQ4Z=nQ1Q4Q3Q2Q1/Z00000001/000100011010001010110011110001001/0/0/0/0/0/0/0/

6、0/11010 101111011100/0/0/1/1/0/1有效循环状态有效循环状态偏离状态偏离状态状态转移图：状态转移图：111011110 0 0 00 0 0 11 0 0 10 0 0 10 0 1 10 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 00 1 1 10 1 1 11 0 0 01 0 0 01 0 0 10 0 1 00 0 1 00 0 0 01 0 1 01 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 11 0 1 10 1 0 0*1 1 1 10 0 0 0*1 0 1 10 1 0 0*1 1 0 1状

7、态转移表：状态转移表：偏离状态转移表偏离状态转移表n+1Q4nQ4nQ3nQ2n+1Q3n+1Q2nQ1n+1Q1n+1Q4nQ4nQ3nQ2n+1Q3n+1Q2nQ1n+1Q1工作波形：工作波形：CPQ1Q2Q3Q4Z模模10计数器又叫计数器又叫10分频器。分频器。构成异步计数器的各级触发器的时钟脉冲，构成异步计数器的各级触发器的时钟脉冲，不一定不一定都是计数输入脉冲，各级触发器的状态转移都是计数输入脉冲，各级触发器的状态转移不是在同一不是在同一时钟作用下时钟作用下同时发生转移。同时发生转移。分析步骤：分析步骤：在分析异步计数器时，必须注意各级触发器的在分析异步计数器时，必须注意各级触发器的

8、时钟信号时钟信号。1.根据给定的电路写出驱动方程根据给定的电路写出驱动方程2.写出状态转移方程和时钟写出状态转移方程和时钟3.写出状态转移图或表写出状态转移图或表4.检查能否自启动检查能否自启动6.2.4 异步计数器异步计数器1.异步异步M=2n进制加法计数器进制加法计数器（M=8）用用JK触发器构成触发器构成;用用D触发器构成触发器构成;1JK2JK3JKQ1Q2Q3Q1Q2Q3CP1D Q1Q1CP2D Q2Q23D Q3Q32.异步异步M=2n进制减法计数器进制减法计数器（M=8）用用JK触发器构成触发器构成;用用D触发器构成触发器构成;1JK2JK3JKQ1Q2Q3Q1Q2Q3CP1D

9、 Q1Q13D Q3Q32D Q2Q2CP例例6-4 分析图分析图6-2-27所示的异步计数器电路所示的异步计数器电路(1)各级触发器的驱动方程：各级触发器的驱动方程：nnJ1=Q2Q3K1=1J2=1K2=1J3=1K3=1(2)每级触发器的状态转移方程：每级触发器的状态转移方程：Q1n+1=J1Q1n+K1Q1n=Q3nQ2nQ1nQ2n+1=J2Q2n+K2Q2nQ2n=Q1nCP Q3n+1=J3Q3n+K3Q3nQ3n=Q2n Q3nCP Q3n=当当 Q2=0 Q3=1 CP 时时当当 Q3=0 Q2 时时当当 Q3=1 CP 或或 Q2 时时Q2n CPQ3n+结论：结论：&2J

10、KR3JKR1JKR&Q1CPQ2RDQ3(3)状态转移图：状态转移图：000001Q1 Q2 翻转翻转Q3=0Q2 110111101Q3Q2Q1010110001Q2=0Q3=1CP Q3 翻转翻转Q3=1Q2 或或CP Q3 翻转翻转有效循环状态有效循环状态Q3 翻转翻转模模5具有自启动特性的加法异步计数器具有自启动特性的加法异步计数器3.集成同步计数器集成同步计数器4位二进制同步计数器位二进制同步计数器CT54/74LS161&1J1K&C1R&1J1K&C1R&1J1K&C1R&1J1K&C1R&111(9)LD(3)D0(4)D1(5)D2(6)D3(1)CR(7)CTP(10)C

11、TT(7)CPQ0(14)Q1(13)Q2(12)Q3(11)CO(15)CR：异步置：异步置0端端LD：置入数据控制端：置入数据控制端CP：时钟脉冲控制端：时钟脉冲控制端CTT CTP：计数控制端：计数控制端逻辑符号：逻辑符号：CTPCTTCPCRLDQ3Q2Q1Q0D3D2D1D0CT74LS161COD0D1D2D3：并行数据输入端：并行数据输入端表表6-2-9 CT54161/CT74161 (CT54160/CT74160)功能表功能表0 X X X X X X X X1 0 X X d0 d1 d2 d31 1 1 1 X X X X1 1 0 X X X X X X1 1 X 0

12、 X X X X X0 0 0 0Q0 Q1 Q2 Q3d0 d1 d2 d3输输 入入输输 出出计计 数数触发器保持，触发器保持，CO=0保持保持原态原态，CR LD CTT CTP CP D0 D1 D2 D3输出表达式为：输出表达式为：(并入并入)CO=nQ1nQ3nQ2nQ0CT54160/CT74160:输出表达式为：输出表达式为：CO=nQ3nQ0 CTTCO=nQ1nQ3nQ2nQ0CTTCTT利用利用3片片CT54/74161构成构成12位二进制加法计数器位二进制加法计数器CPCPCTTCTpCOCTRDIV16 CT54/741611 24 8Q0Q3Q2Q1CPCTTCTp

13、COCTRDIV16 CT54/741611 2 4 8Q4Q7Q6Q5CPCTTCTPCOCTRDIV16 CT54/741611 2 4 8Q8Q11Q10Q91LDLDLD表表6-2-10 同步加同步加/减计数器（双时钟）功能表减计数器（双时钟）功能表1 X X X X X X X0 0 X X d0 d1 d2 d30 1 1 X X X X0 1 1 1 X X X X0 0 0 0d0 d1 d2 d3输输 入入输输 出出加加 法法 计计 数数减减 法法 计计 数数保保 持持Q0 Q1 Q2 Q3CR LD CPU CPD D0 D1 D2 D30 1 1 X X X X表表6-2-11 同步加同步加/减计数器功能表减计数器功能表0 X X X d0 d1 d2 d31 0 0 X X X X1 1 X X X X X XQ0 Q1 Q2 Q3d0 d1 d2 d3输输 入入输输 出出加加 法法 计计 数数减减 法法 计计 数数保保 持持1 0 1 X X X XLD CT U/D CP D0 D1 D2 D3 作作 业业小小 结结 1.同步和异步同步和异步M=2n进制计数器的分析方法。进制计数器的分析方法。2.同步和异步同步和异步M=2n进制计数器的组成规律。进制计数器的组成规律。3.集成集成4位同步计数器位同步计数器74LS161的逻辑功能。的逻辑功能。