5.3 任意进制计数器.ppt

05 03 2020 1 5 3 1异步计数器 5 3 2同步计数器 5 3任意进制计数器 返回 结束放映 05 03 2020 2 复习 如果计数脉冲CP的频率为f0 希望得到八分频的输出波形 需几进制计数器 异步二进制计数器的构成方法 05 03 2020 3 重点 1 实现任意进制异步计数器的脉冲反馈法 2 同步计数器的分析方法 任意进制计数器是指计数器的模N不等于2n的计数器 5 3任意进制计数器 在异步二进制计数器的基础上 通过脉冲反馈或阻塞反馈来实现 5 3 1异步计数器 返回 1 脉冲反馈式 以10进制计数器为例 设计思想 通过反馈线和门电路来控制二进制计数器中各触发器的RD端 以消去多余状态 无效状态 构成任意进制计数器 05 03 2020 5 实现10进制计数器的工作原理 4位二进制加法计数器从0000到1001计数 当第十个计数脉冲CP到来后 计数器变为1010状态瞬间 要求计数器返回到0000 显然 1010状态存在的时间极短 通常只有10ns左右 可以认为实际出现的计数状态只有0000 1001 所以该电路实现了十进制计数功能 当计数器变为0000状态后 RD又迅速由0变为1状态 清零信号消失 可以重新开始计数 可令RD Q1Q3 当1010状态时Q1 Q3同时为1 RD 0 使各触发器置0 05 03 2020 6 状态转换表 表14 9十进制加法计数器状态转换表 短暂过渡状态1010 05 03 2020 7 状态转换图 图5 22十进制加法计数器状态转换图 10个稳定状态 短暂过渡状态1010 05 03 2020 8 逻辑电路图 图5 23异步十进制加法计数器 取状态1010 异步置0 仿真 05 03 2020 9 时序图 图5 24异步十进制加法计数器时序图 0000 0000 十进制 05 03 2020 10 2 阻塞反馈式 以10进制计数器为例 设计思想 通过反馈线和门电路来控制二进制计数器中某些触发器的输入端 以消去多余状态 无效状态 来构成任意进制计数器 逻辑电路图 图5 25阻塞反馈式异步十进制加法计数器 CP3 Q1 进位信号C Q3Q0 J3 Q2Q1 J1 Q3 05 03 2020 11 实现10进制计数器的计数原理 由于J1 Q3 1 计数器从0000状态到0111状态的计数 其过程与二进制加法计数器完全相同 当计数器为0111状态时 由于J1 1 J3 Q2Q1 1 若第八个CP计数脉冲到来 使Q0 Q1 Q2均由1变为0 Q3由0变为1 计数器的状态变为1000 第九个CP计数脉冲到来后 计数器的状态变为1001 同时进位端C Q0Q3 1 05 03 2020 12 第十个CP计数脉冲到来后 因为此时J1 Q3 0 从Q0送出的负脉冲 Q0由1变为0时 不能使触发器F1翻转 但是 由于J3 Q2Q1 0 K3 1 Q0能直接触发F3 使Q3由1变为0 计数器的状态变为0000 从而使计数器跳过1010 1111六个状态直接复位到0000状态 此时 进位端C由1变为0 向高位计数器发出进位信号 可见 该电路实现了十进制加法计数器的功能 仿真 05 03 2020 13 状态转换表 表5 10十进制加法计数器状态转换表 进位信号C Q3Q0 J3 Q2Q1 CP3 Q1 05 03 2020 14 状态转换图 图5 26异步十进制加法计数器状态转换图 10个有效状态构成计数环 能自启动 说明 六种无效状态 六种无效状态 自启动是指若计数器由于某种原因进入无效状态后 在连续时钟脉冲作用下 能自动从无效状态进入到有效计数状态 05 03 2020 15 5 3 2同步计数器 返回 分析步骤 1 写驱动方程和输出方程 2 将驱动方程代入触发器的特性方程 求出电路的状态方程 Qn 1表达式 3 画出相应的Qn 1卡诺图 然后画计数器的状态卡诺图 4 列计数器的状态转换表 并画状态转换图和时序图 5 说明计数器的逻辑功能 下面介绍同步计数器的分析方法 计数器的分析 根据给定的逻辑电路图 分析计数器状态和它的输出在输入信号和时钟信号作用下的变化规律 05 03 2020 16 图5 27同步计数器电路 例5 1试分析图5 27所示计数器的逻辑功能 解 1 根据给定的逻辑图写出驱动方程和输出方程J K 驱动方程 Y 输出方程 05 03 2020 17 解 1 根据给定的逻辑图写出驱动方程和输出方程 2 将驱动方程代入JK触发器的特性方程 可以得到各触发器的状态方程 05 03 2020 18 3 填Qn 1卡诺图及计数器的状态卡诺图 图5 28计数器的状态卡诺图 a Q2n 1卡诺图 b Q1n 1卡诺图 c Q0n 1卡诺图 d 计数器的状态卡诺图 05 03 2020 19 4 列出状态转换表 表5 11例5 1电路的状态转换表 05 03 2020 20 画状态转换图 图5 29例5 1电路的状态转换图 能自启动 7个有效状态构成计数环 05 03 2020 21