模拟电子从入门到精通教程——电子技术第17讲(触发器、计数器)

1、第17讲,第14章时序逻辑电路,14.3计数器,14.1触发器14.1.3J-K触发器,1.维持阻塞型J-K触发器（边沿触发）类型及符号,有2种类型:,CP上升沿触发,CP下降沿触发,14.1.3J-K触发器,维持阻塞型J-K触发器(续),R复位端S置位端R=0,S=1时Q=0R=1,S=0时Q=1正常工作时R=1,S=1,R、S端功能,CP下降沿触发的J-K触发器的R、S功能相同,J、K控制端的功能,CP上升沿触发,维持阻塞型J-K触发器(续),CP下降沿触发的J-K触发器J、K功能相同，只是在CP下降沿触发,用J-K触发器构成2分频器,当JK=11时，在CP上升沿翻转,FQ=FCP/2,R

2、S,JK甩空或通过4.7k的电阻接高电平,2个2分频器级联组成4分频器,F2Q=FCP/4,当JK=11时，在CP下降沿翻转,用CP下降沿触发的J-K触发器构成2分频器,2.主从型J-K触发器,符号,在CP上升沿时,接收J、K信息,Q不变化,在CP下降沿时,根据接收到的J、K信息，Q变化,主从型JK触发器工作波形图举例,置1,清0,翻转,翻转,接收JK信号,Q状态转变,有多个J、K控制端的J-K触发器,触发器课堂练习,题目:时钟CP及输入信号D的波形如图所示,试画出各触发器输出端Q的波形,设各输出端Q的初始状态=0.,触发器课堂练习(续),维-阻型J-K触发器,主从型J-K触发器,14.3计数

3、器,14.3.1二进制计数器,二进制数:用0和1两个数字表示,加1计数,逢2进1,二进制数,4位二进制数:Q3Q2Q1Q0,位数:3210,8421,相当于十进制数:8Q3+4Q2+2Q1+1Q0,例:Q3Q2Q1Q0=1010B=81+40+21+10=10D,4位二进制表示的最大数为:1111B=8+4+2+1=15D=,8位二进制表示的最大数为:11111111B=,16位二进制表示的最大数为:,二进制数所表示数的范围:,4位二进制加法计数器状态转换表,要求:每来一个CP,计数器加1,1.异步二进制加法计数器,用触发器组成计数器,CP上升沿触发,例:用维阻型J-K触发器组成异步二进制加法

4、计数器,由JK=11控制触发器翻转计数,用4个维阻型J-K触发器组成4位异步二进制加法计数器,清0脉冲,进位脉冲,4位异步二进制加法计数器时序图,异步:各触发器不同时翻转,从低位到高位依次翻转,CP的上升沿Q0翻转,4位异步二进制加法计数器状态转换表,每16个CP循环一周,2.同步二进制加法计数器,同步:每个触发器都用同一个CP触发，要翻转时同时翻转,设计方法:用低位的Q控制高位的J、K，决定其翻转还是不翻转。JK00时，不翻转(保持原状)JK11时，翻转,分析状态转换表，找出控制规律：,(1)Q0的翻转：每来一个CP，Q0翻转一次,(2)Q1的翻转:Q0=1时,再来一个CP,Q1翻转一次,(

5、3)Q2的翻转:Q1Q0=11时,再来一个CP,Q2翻转一次,(4)Q3的翻转:Q2Q1Q0=111时,再来一个CP,Q3翻转一次,同步二进制加法计数器设计,用维阻型J-K触发器,(1)Q0的翻转：每来一个CP，Q0翻转一次,(2)Q1的翻转:Q0=1时,再来一个CP,Q1翻转一次,(3)Q2的翻转:Q1Q0=11时,再来一个CP,Q2翻转一次,JK=11,J,K=Q0,J,K=(Q1Q0),(4)Q3的翻转:Q2Q1Q0=111时,再来一个CP,Q3翻转一次,J,K=(Q2Q1Q0),同步二进制加法计数器,同步二进制加法计数器的波形图与异步二进制加法计数器的画法相同,状态转换表也相同，但是.

6、,波形图,4位同步二进制加法计数器,时序图,而异步计数器各触发器翻转时刻不同,低位的领先,高位的迟后,延迟时间为纳秒(ns)级,十进制数用09十个数字表示,而数字电路中使用二进制,所以须用二进制数给十进制数编码,14.3.2十进制计数器,编码方法:用4位二进制数表示1位十进制数,称为二十进制编码,又称BCD码(BCDBinaryCodedDecimal)二进制数用8421码,十进制数:用09共十个数字表示所以,用十个4位二进制数表示09,十进制数的编码方法,例:3位十进制数:100,用BCD码表示,1,0,0,异步十进制加法计数器设计(用下降沿触发的维阻型J-K触发器),异步十进制加法计数器设

7、计(用下降沿触发的维阻型J-K触发器),分析状态转换表,找出JK控制规律:,101010,Q2Q1=00时,Q3被清成0,异步十进制加法计数器设计(用下降沿触发的维阻型J-K触发器),十进制加法计数器状态转换表,每10个CP循环一周,异步十进制加法计数器,Q3由1变成0时，向十位数送一个进位脉冲，使十位数计一个数，同时个位数全变成0000,14.3.4数字集成电路计数器,常用数字集成电路计数器芯片举例:,74LS1604位同步十进制加法计数器，直接清除74LS1614位同步二进制加法计数器，直接清除74LS1624位同步十进制加法计数器，同步清除74LS1634位同步二进制加法计数器，同步清除

8、,74LS1904位同步十进制加/减法计数器74LS1914位同步二进制加/减法计数器74LS1924位同步十进制加/减法计数器，带清除74LS1934位同步二进制加/减法计数器，带清除,1.集成计数器74LS90(国产T4290)的逻辑结构及功能,74LS902分频和5分频的十进制计数器,时钟,输出,控制信号,(下降沿触发),一位二进制计数器,三位五进制计数器,74LS90的功能（计数功能）,2分频器,(二进制计数器),(五进制计数器),5分频器,74LS90的功能(置9端、清0端的功能）,2.由74LS90构成任意进制计数器,(1)用一片74LS90组成BCD码异步十进制计数器,计数转换状

9、态表如下:,用74LS90组成的异步十进制计数器转换状态表,每一个CPA的下降沿,QA翻转一次,每一个QA的下降沿(10),QB翻转一次,(2)用一片74LS90组成六进制计数器,CP,进位脉冲,计数脉冲,当QCQB=11时,将输出清0,先接成十进制计数器,(2)用一片74LS90组成六进制计数器（续）,波形图,总结:用一片74LS90设计N进制计数器的一般方法,第N个CP脉冲后,由输出端的“1”去控制清0端R0(1)、R0(2),将输出端全部清0,练习1:下图是几进制计数器?,答:8进制,输出端状态的变化范围:00000111,练习2:下图是几进制计数器?,答:7进制,练习3:九进制计数器如

10、何设计?,第9个CP脉冲后,QDQCQBQA=1001时,用QD和QA的1去R0(1)、R0(2)将输出清0,用一片74LS90设计九进制计数器,(3)用2片74LS90组成100进制计数器,方法:用2个十进制计数器级联,框图如下:,CP,计数脉冲,个位向十位的进位脉冲,个位,十位,详细电路图如下:,十进制计数器,十进制计数器,用2片74LS90组成100进制计数器,100进制计数器,计数范围:0099,十位,个位,(4)用2片74LS90组成24进制计数器,即用十位的QB和个位的QC送R0(1)和R0(2)，这样，计数范围变为0023，即24进制计数器,用2片74LS90组成24进制计数器,计数范围为0023,R0（1）、R0（2）同时为1，输出清0,先接成100进制计数器,(5)用2片74LS90组成37进制计数器,用2片74LS90组成37进制计数器,计数范围为0036，即37进制计数器,问题:1.如何用2片74LS90组成1099任意进制的计数器?2.如何用3片74LS90组成100999任意进制的计数器?,1.电子表电路,CP为秒脉冲(周期为1秒),秒显示0059秒,分显示0059分,小时显示0023小时,显示译码器,数码管,74LS90计数器,14.3.5计数器应用举例,CP秒脉冲的产生,由D触发器构成的2分频器,2.数字频率计可测量一个数字信