数字电路与系统第六章-5ppt课件

1、三、恣意进制计数器 1.用触发器和逻辑门设计恣意进制计数器 (2)置数法利用置数控制端，并行输入端 置最小数法 2.用MSI二、十进制计数器构成恣意进制计数器 (1)复0法利用复位端 预置0法 置最大数法 (3)计数器的扩展级联 3. MSI恣意进制计数器 2.分析与设计 3.典型电路 四、移存型计数器 1.概述 (1)环形计数器 (2)扭环形计数器 三、恣意进制计数器 1.用触发器和逻辑门设计恣意进制计数器 解：(1)求触发器级数 (2)列综合表 例 6.5.1 试用JKFF和与非门设计按自然二进制码计数的M=5的同步加法计数器。1loglog22MnM取 n=3 。表6.5.9 例6.5.

2、1的综合表Q3Q2Q1Q3Q2Q1J3K3J2K2J1K10000010010010100110100110010111001111000001000101011110110010100111001110偏离形状nnnn+1n+1n+1(3)求各触发器的鼓励函数 (4)作逻辑图 J2 = Q1nK2 =；Q1nQ2nJ3 = K3 = 1；Q1nJ1 = K1 = ；Q3nQ3n123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:3-Apr-2002 Sheet of File:E:Design Explorer 99 SELibraryYangH

3、engXinMyDesign.ddbDrawn By:RC11K&1JCP清“ 0”C1R1J1KC1R1J1KQQQ123图6.5.13 例6.5.1的逻辑图 清“02.用MSI二、十进制计数器构成恣意进制计数器 N进制 (1)复0法利用复位端 M进制 NM 指点思想：顺序计数的过程中腾跃N-M个形状。 S0 S1 S2 SM-1 SM SN-1 例1 试用74161用复0法设计M=6的计数器。解：74161为异步复0方式，起跳形状为S6，即：(0110)2。电路图如下所示：123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:3-Apr-

4、2002 Sheet of File:E:Design Explorer 99 SELibraryYangHengXinMyDesign.ddbDrawn By:TPLCPQ74161QCCD3210QQQD3210DDDCR&111CP图6.5.14 (a)异步复0法 表6.5.10 图6.5.14(a)电路的形状转移表Q3Q2Q1Q0状态转移路线00000001001000110100010101/01/00起跳形状图6.5.15 图6.5.14(a)电路的任务波形图CPQ0Q1Q2Q3CR123456采用异步复0法时 ，触发器不能同时复0引起的景象。000000010010001

5、1010001010110图6.5.16 能可靠复0的异步复位电路123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:3-Apr-2002 Sheet of File:E:Design Explorer 99 SELibraryYangHengXinMyDesign.ddbDrawn By:TPLCPQ74161QCCD3210QQQD3210DDDCR111CP&SRQQDD(a) 电路(b)波形图图6.5.16 Q0Q1Q2Q3RDCR12345600000011CP例2 试用7490用复0法设计M=6的计数器。解：7490为异步复0方

6、式，起跳形状为S6，即：(0110)8421BCD。电路图如下所示：123456ABCD654321DCBAT itleN um berR evisionSizeBD ate:3-A pr-2002 Sheet of File:E :D esign E xplorer 99 SE L ibraryY angH engX inM yD esign.ddbD raw n B y:7490Q13R01029192RSS0C PC PQ2Q1Q0CP图6.5.14 (b)异步复0法 例3 试用74163用复0法设计M=6的计数器。解：74163为同步复0方式，起跳形状为S5，即：(0101)2。电路图

7、如下所示：图6.5.14 (c)同步复0法 123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:3-Apr-2002 Sheet of File:E:Design Explorer 99 SELibraryYangHengXinMyDesign.ddbDrawn By:TPLCPQ74163QCCD3210QQQD3210DDDCR&111CP模N相加(即“和除N，取余数)(2)置数法利用置数控制端，并行输入端 S预 S预+1 S预+(M-1) S预M 置最小数法 SN-M SN-(M-1) SN-2 SN-1 SN-M SN-(M-1)

8、SN-2 SN-1 SN-(M+1) 例6.5.2 试用74161用置最小数法实现M=12的计数器。解：74161为同步置数方式，最小数为：=(0100)2。N-M=16-12=4电路接法和任务形状转移表分别如图6.5.17和表6.5.11所示。图6.5.17 例6.5.2的电路图 123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:3-Apr-2002 Sheet of File:E:Design Explorer 99 SELibraryYangHengXinMyDesign.ddbDrawn By:TPLCPQ74161QCCD3210QQQ

9、D3210DDDCR11CP111000表6.5.11 例6.5.2的形状转移表Q3Q2Q1Q0状态转移路线0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111跳过形状起跳形状预置0法 电路图如图6.5.18所试。SM S0 SM-1 S1 S2 例6.5.3 试用74161用预置0法设计M=6的计数器。解：74161为同步置数方式，反响形状为：SM-1，即：S5， 5=(0101)2，图6.5.18 例6.5.3的电路图 123456ABCD654321DCBAT itleN um berR evisionSizeB

10、D ate:7-A pr-2002 Sheet of File:E :D esign E xplorer 99 SE L ibraryY angH engX inM yD esign.ddbD raw n B y:TPLQ74161QC CD3210QQQD3210DDDC RC P&11C P1置最大数法 SM-2 SN-1 SM-1 S0 S1 S2 电路及任务形状转移表分别如图6.5.19和表6.5.12所示。例6.5.4 试用74161用置最大数法设计M=12的计数器。解：74161为同步置数方式，反响形状为：SM-2，即：S10，10=(1010)2，图6.5.19 例6.5

11、.4的电路图 123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:7-Apr-2002 Sheet of File:E:Design Explorer 99 SELibraryYangHengXinMyDesign.ddbDrawn By:TPLQ74161QCCD3210QQQD3210DDDCRCP11&11CP11111表6.5.12 例6.5.4的形状转移表Q3Q2Q1Q0状态转移路线0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111起跳形状跳过状态扩展方

12、案：(以2个N进制计数器扩展为例(3)计数器的扩展级联 a.N=N2 M N2 Mb.M = N1 N2扩展方法：a.异步级联 b.同步级联 图6.5.20 异步级联 0000 0000 74160(2) 74160(1) 0000 0001 0000 1001 0001 0000 0000 0000 74160(2) 74160(1) 1001 1001 123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:7-Apr-2002 Sheet of File:E:Design Explorer 99 SELibraryYangHengXinMyDes

13、ign.ddbDrawn By:TPLQ74160QCCD3210QQQD3210DDDCRCPTPLQ74160QCCD3210QQQD3210DDDCRCP11111CP进位(1)(2)进位图6.5.21 同步级联 123456ABCD654321DCBAT itleN um berR evisionSizeBD ate:7-A pr-2002 Sheet of File:E :D esign E xplorer 99 SE L ibraryY angH engX inM yD esign.ddbD raw n B y:TPLQ74160QC CD3210QQQD3210DDDC RC P

14、TPLQ74160QC CD3210QQQD3210DDDC RC P111C P进 位(1)(2)进位例6.5.5 试用两片74160接成M=29的计数器。解法1：采用整体预置0法，如图6.5.22所示。图6.5.22 例6.5.5的整体预置0法 123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:7-Apr-2002 Sheet of File:E:Design Explorer 99 SELibraryYangHengXinMyDesign.ddbDrawn By:TPLQ74160QCCD3210QQQD3210DDDCRCPTPLQ741

15、60QCCD3210QQQD3210DDDCRCP111CP进位(1)(2)&进位解法2：采用整体复0法，如图6.5.23所示。图6.5.23 例6.5.5的整体复0法 123456ABCD654321DCBAT itleN um berR evisionSizeBD ate:7-A pr-2002 Sheet of File:E :D esign E xplorer 99 SE L ibraryY angH engX inM yD esign.ddbD raw n B y:TPLQ74160QC CD3210QQQD3210DDDC RC PTPLQ74160QC CD3210QQQ

16、D3210DDDC RC P111C P进 位(1)(2)&进位CR：异步清0端。3. MSI恣意进制计数器 CT：功能控制端；QCCCP一个计数周期清0表6.5.13 T213 功能表CRCTCP功能1异步清“0”00计数01保持表6.5.14 T213 接线表模长2，4，8，1635679101112131415R10Q0Q0Q1Q0Q0Q1Q0Q2Q0Q1Q0R2Q1Q2Q2Q1Q3Q3Q1Q3Q2Q2Q1R3Q2Q3Q3Q3Q2R4Q3四、移存型计数器 1.概述以n级移存型计数器为例 2.分析与设计 ( i=2,3, ,n)= Qin+1Qi-1n= ？Q1n+1Qn+1= J

17、iQn + KiQn i i i = Qn ( Qn + Qn )i-1 i i Qn+1= Di i = Qn i-1 ( i=2,3, ,n)图6.5.25 移存型计数器的普通构造FnFn-1F2F1组合逻辑CP例 6.5.6 试用DFF设计 M=6的移存型计数器。 解 (1)选用3个触发器。(2)列综合表。(3)求鼓励函数(4)作电路图从2n个形状中按移存规律找出所需的M个形状。关键：图6.5.26 Q3 Q2 Q1 左移形状流程图有效循环000010001011100101111110Q3Q2Q1表6.5.15 例6.5.6的综合表Q3Q2Q1D10001001101111110110

18、010003.典型电路 (1)环形计数器 电路构成特点：原码反响 ，即： = Q1n+1Q4n结论：n位触发器可实现模M=n的环形计数器。 (2)扭环形计数器 电路构成特点：反码反响 ，即： 结论：n位触发器可实现模M=2n的扭环形计数器 。 = Q1n+1Q4n123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:7-Apr-2002 Sheet of File:E:Design Explorer 99 SELibraryYangHengXinMyDesign.ddbDrawn By:1DC1S1DC1R1DC1R1DC1RCPQQQQ1234图6

19、.5.27 环形计数器表6.5.16 环形计数器形状转移表CPQ4Q3Q2Q1状态转移路线01000100012001030100图6.5.28 环形计数器形状转移图Q4Q3Q2Q11001001101101100010010000001001010110111111011010101101000001111有效循环11011001000010110100Q4Q3 Q2Q1 修正鼓励函数，使环形计数器具备自启动性表示图D 11 0 0 1 1 0 01 0 1 1 1 0 10 1 1 1 0 1 10 1 0 1 0 1 00 0 1 1 0 0 11 1 1 0 1 1 11 1 0 0

20、1 1 01 0 1 0 1 0 10 1 1 0 0 1 10 0 0 0 0 0 0D1 Q4 Q3 Q2 Q1 Q4 Q3 Q2 Q1nn n nn+1 n+1 n+1 n+11 1 0 1 1 1 01 1 1 1 1 1 1D1 = Q3Q2Q1= Q3+Q2+Q1123456ABCD654321DCBAT itleN um berR evisionSizeBD ate:7-A pr-2002 Sheet of File:E :D esign E xplorer 99 SE L ibraryY angH engX inM yD esign.ddbD raw n B y:1DC 1R1

21、DC 1R1DC 1R1DC 1RC PQQQQ1234图6.5.29 扭环形计数器图6.5.30 扭环形计数器形状转移图1100011111100011100000011111000000101010100111010101011001001011有效循环无效循环Q4Q3Q2Q1用MSI移存器构成环形或扭环形计数器。 = Q0n+1DSR= Q3n图6.5.31 74194构成的环形计数器123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:7-Apr-2002 Sheet of File:E:Design Explorer 99 SELibraryYangHengXinMyDesign.ddbDrawn By:CRCPDDDDDD0MMQQQQSR123SL01321074194CP111101表6.5.17