《counter计数器》PPT课件.ppt

4.5计数器(Counter),4.5.1计数器的特点和分类,一、计数器的功能及应用,1.功能：,对时钟脉冲CP计数。,2.应用：,分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列、进行数字运算等。,二、计数器的特点,1.输入信号：,计数脉冲CP,2.主要组成单元：,时钟触发器,三、计数器的分类,按数制分：,二进制计数器十进制计数器N进制(任意进制)计数器,按计数方式分：,加法计数器减法计数器可逆计数(Up-DownCounter),按时钟控制分：,同步计数器(Synchronous)异步计数器(Asynchronous),按开关元件分：,TTL计数器CMOS计数器,4.5.2二进制计数器,计数器计数容量、长度或模的概念:,计数器能够记忆输入脉冲的数目，即电路的有效状态数M。,3位二进制同步加法计数器：,0000,1111,/1,4位二进制同步加法计数器：,000,111,/1,n位二进制同步加法计数器：,一、二进制同步计数器,特性方程：,J1=K1=Q0,J2=K2=Q1Q0,J0=K0=1,电路结构：,驱动方程：,(一)3位二进制同步加法计数器,FF2、FF1、FF0,Q2、Q1、Q0,状态方程：,特性方程：,J1=K1=Q0,J2=K2=Q1Q0,J0=K0=1,驱动方程：,n位二进制同步加法计数器级联规律：,状态方程：,状态表：,波形图,CP,Q0,Q1,Q2,分频器,各信号频率的关系？,(二)3位二进制同步减法计数器,电路结构：,驱动方程：,特性方程：,J0=K0=1,驱动方程：,特性方程：,J0=K0=1,状态方程：,状态方程：,状态表：,(三)二进制同步可逆计数器,单时钟输入二进制同步可逆计数器,加/减控制端,加计数,T0=1、T1=Q0n、T2=Q1nQ0n,减计数,(四)集成二进制同步计数器,1.集成4位二进制同步加法计数器,引脚排列图,逻辑功能示意图,0011,Q3Q0=0000,同步并行置数,异步清零,Q3Q0=D3D0,1)74LS161和74LS163,74161的状态表,CTP=CTT=1,二进制同步加法计数,CTPCTT=0,保持,若CTT=0,CO=0,若CTT=1,74163,1)74193(双时钟),2.集成4位二进制同步可逆计数器,二、二进制异步计数器,(一)二进制异步加法计数器,用T触发器(J=K=1)下降沿触发,C=Q2nQ1nQ0n,进位,二、二进制异步计数器,时钟方程：,CP0=CP,CP1=Q0,CP2=Q1,J0=K0=J1=K1=J2=K2=1,驱动方程：,特性方程：,状态方程：,(下降沿触发),(K=0,1,2),状态表,进位,二、二进制异步计数器,进位,若采用上升沿触发的T触发器,CP0=CP,D触发器构成的T触发器(D=Q)，下降沿触发,若改用上升沿触发的D触发器？,4.5.3十进制计数器,（8421BCD码）,一、十进制同步计数器,(一)十进制同步加法计数器,逻辑图,时钟方程,？在结构上和二进制计时器的不同之处,(一)十进制同步加法计数器,逻辑图,驱动方程,J0=K0=1,J2=K2=Q1nQ0n,J3=Q2nQ1nQ0n,K3=Q0n,状态方程,(一)十进制同步加法计数器,驱动方程,J0=K0=1,J2=K2=Q1nQ0n,J3=Q2nQ1nQ0n,K3=Q0n,状态方程,状态图,(一)十进制同步加法计数器,状态方程,将无效状态10101111代入状态方程：,检查能否自启动,1010,1011,0100,1110,1111,1100,1011,0100,1000,(一)十进制同步加法计数器,状态图,将无效状态10101111代入状态方程：,检查能否自启动,1010,1011,0100,1110,1111,1100,1011,0100,1000,1010,1011,1100,1111,1100,1011,(二)十进制同步减法计数器,(三)十进制同步可逆计数器,74190,74192,（一）集成十进制加法计数器,74160,4.5.4N进制计数器,方法,用触发器和门电路设计,用集成计数器构成,清零端,置数端,(同步、异步),一、利用同步清零或置数端获得N进制计数,思路：,当M进制计数到SN1后使计数回到S0状态,2.求归零逻辑表达式；,1.写出状态SN1的二进制代码；,3.画连线图。,步骤：,例用4位二进制计数器74163构成十二进制计数器。,解：,1.,=1011,2.归零表达式：,3.连线图,同步清零,同步置零,二、利用异步清零或置数端获得N进制计数,二、利用异步清零或置数端获得N进制计数,当计数到SN时，立即产生清零或置数信号，使返回S0状态。,思路：,步骤：,1.写出状态SN的二进制代码；,2.求归零逻辑表达式；,3.画连线图。,例用二-八-十六进制异步计数器74197构成十二进制计数器。,状态S12的作用：产生归零信号,异步清零,异步置零,(一)归零法存在的问题和解决办法,各触发器的动态特性和带负载情况不尽相同，且有随机干扰信号，造成有的触发器已归零，有的不能归零。,11,0,0,1,一种提高归零可靠性的方法,计到S12=1100前：,1,0,1,0,1,计到S12=1100时()：,11,0,1,0,0,0,1,CP=0之后：,0,1,0,有足够的时间归零,三、提高归零可靠性和计数容量的扩展,思路：用RS触发器暂存清零信号，保证有足够的归零时间。,(二)计数容量的扩展,1.集成计数器的级联,CP,1,CO0,1616=256,1248,10204080,1010=100,若下降沿？,2.利用级联获得大容量N进制计数器,1)级联N1和N2进制计数器，容量扩展为N1N2,例,用74290构成六十进制计数器,N1=10,N2=6,个位,十位,异步清零,个位芯片应逢十进一,60=610=N1N2=N,2)用归零法或置数法获得大容量的N进制计数器,例试分别用74161和74162接成六十进制计数器。,用SN产生异步清零信号：,用SN1产生同步置数信号：,先用两片74161构成256进制计数器,74162同步清零，同步置数。,再用归零法将M=100改为N=60进制计数器，,即用SN1产生同步清零、置数信号。,先用两片74162构成1010进制计数器，,设计序列信号为11011110的电路,计数器应用：序列脉冲：循环输出的信号,序列电路真值表,序列脉冲,CK,T,T,Q0,