计数器的应用

2020 4 6 1 1 组成数字钟计数显示电路 补充1 中规模集成计数器及其应用 一 计数器的应用实例 补充2 中规模时序逻辑电路的分析 一 MSI时序逻辑电路的分析步骤 二 分析举例 本章小结 返回 结束放映 2020 4 6 2 复习 实现同步N进制计数器的级联法 实现同步N进制计数器的脉冲反馈法 一 计数器的应用实例 返回 1 构成分频器 分频器可用来降低信号的频率 是数字系统中常用的电路 分频器的输入信号频率fI与输出信号频率fO之比称为分频比N N进制计数器可实现N分频器 程序分频器是指分频比N随输入置数的变化而改变的分频器 用集成计数器实现的程序分频器 在通信 雷达和自动控制系统中被广泛应用 具有并行置数功能的计数器都可以构成程序分频器 2020 4 6 4 表5 1474LS161的功能表 同步并行置数 CO Q3Q2Q1Q0CTT CP上升沿有效 清零功能最优先 2020 4 6 5 返回 1 组成数字钟计数显示电路 通常数字钟需要一个精确的时钟信号 一般采用石英晶体振荡器产生 经分频后得到周期为1秒的脉冲信号CP 图5 41数字钟 秒 计数 译码 显示电路 个位十进制 十位六进制 六十进制加法计数器 进位信号 BCD 七段显示译码器7448 输出为高电平有效 选共阴型数码管BS201 仿真 2020 4 6 6 中规模时序逻辑电路的分析 一 MSI时序逻辑电路的分析步骤 可以采用与分析MSI组合逻辑电路类似的划分功能块方法 划分的功能块既有组合逻辑电路功能块 又有时序逻辑电路功能块 如有必要 在对整个电路进行整体功能分析时 可以画出电路的工作波形 图5 42分析MSI时序逻辑电路的流程图 返回 2020 4 6 7 1 将电路按功能划分成3个功能块 二 分析举例 例5 2分析图5 43所示电路的逻辑功能 设输出逻辑变量R Y G分别为红 黄和绿灯的控制信号 时钟脉冲CP的周期为10S 计数器 译码器 门电路 2 分析各功能块电路的逻辑功能 8进制计数器 反码输出的数据分配电路 输出译码电路 返回 2020 4 6 8 图5 44例5 2电路的工作波形 3 分析总体逻辑功能 画出电路的工作波形 在CP作用下 计数器循环计数 输出信号R持续30S Y持续10S G持续30S Y持续10S 周而复始 总体电路逻辑功能为交通灯控制电路 该电路只是原理性的 与实用的电路有较大差距 实际的交通灯 黄灯 Y 通常只亮1 2秒 而红灯 R 和绿灯 G 通常要亮60秒左右 故其控制电路要复杂一些 读者可自行设计实际的交通灯控制电路 2020 4 6 9 例5 3分析图5 45所示电路的逻辑功能 1 将电路按功能划分成3个功能块 分析各功能块电路的逻辑功能 4位二进制数值比较器 门级组合电路 双时钟输入4位二进制可逆计数器 电路I 把输入的二进制数DA与标准值DB比较 电路 时钟输入控制电路 若YA B 0 CP CPU 加法计数 若YA B 1 CP CPD 减法计数 若YA B 1 CP被封锁 停止计数 电路 可逆计数器 在CR脉冲的作用下每7个CP计数器复零 2020 4 6 10 3 分析电路的总体逻辑功能 设在CR作用下 计数器起始状态为0000 以后 在每一个CP脉冲到来时 若DA DB 计数器加1 若DA DB 计数器减1 若DA DB CP被封锁 计数器处于保持状态 分析结果 该电路是数字误差检测电路 电路可以在规定的时间内 检测输入的二进制数码与标准值的正负误差是否在规定的范围内 2020 4 6 11 若从计数器清0开始到7个时钟脉冲过后 一直有DA DB 计数器做加法 从0001计到0111状态 则计数器输出Q3Q2Q1Q0为0111 反之 若一直有DA DB 计数器做减法 从1111计到1001状态 则计数器输出为1001 1001状态是 7的补码 7个脉冲过后 CR信号使计数器清0 准备下一次比较 在7个脉冲的作用期间 计数器输出的正常值应在一7 7之间变化 例如 需要在一段时间内多次测量恒温室的温度误差是否在规定的范围内 2020 4 6 12 本章小结 时序电路任何时刻的输出不仅与当时的输入信号有关 而且还和电路原来的状态有关 从电路的组成上来看 时序逻辑电路一定含有存储电路 触发器 时序逻辑电路的功能可以用状态方程 状态转换表 状态转换图或时序图来描述 数码寄存器是用触发器的两个稳定状态来存储0 1数据 一般具有清0 存数 输出等功能 移位寄存器除具有数码寄存器的功能外 还有移位功能 由于移位寄存器中的触发器一定不能存在空翻现象 所以只能用主从结构的或边沿触发的触发器组成 移位寄存器还可实现数据的串行 并行转换 数据处理等 返回 2020 4 6 13 对各种集成寄存器和计数器 应重点掌握它们的逻辑功能 对于内部电路的分析 则放在次要位置 现在已生产出的集成时序逻辑电路品种很多 可实现的逻辑功能也较强 应在熟悉其功能的基础上加以充分利用 计数器是一种非常典型 应用很广的时序电路 不仅能统计输入时钟脉冲的个数 还能用于分频 定时 产生节拍脉冲等 计数器的类型很多