电工技术电子技术-清华-33触发器.ppt

1、2020/7/23,电工技术,第33讲,第14章 时序逻辑电路,14.3 计数器,14.1 触发器 14.1.3 J-K触发器,2020/7/23,电工技术,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,14.1.3 J-K触发器,2020/7/23,电工技术,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=0 R=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,2020/7/23,电工技术,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),

2、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,2020/7/23,电工技术,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,RS,JK甩空或通过 4.7k的电阻接高电平,2020/7/23,电工技术,2个2分频器级联组成4分频器,F2Q = FCP/4,2020/7/23,电工技术,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,2020/7/23,电工技术,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,2020/7/23,电工

3、技术,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,2020/7/23,电工技术,有多个J、K控制端的J-K触发器,2020/7/23,电工技术,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.,2020/7/23,电工技术,触发器课堂练习(续),维-阻型J-K触发器,主从型J-K触发器,2020/7/23,电工技术,14. 3计数器,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1,2020/7/23,电工技术,二进制数,4位二进制数: Q3 Q

4、2 Q1 Q0,位数: 3 2 1 0,8 4 2 1,相当于十进制数: 8Q3+4Q2+2Q1+1Q0,例: Q3Q2Q1Q0=1010B =81+4 0+2 1+1 0 =10D,2020/7/23,电工技术,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:,2020/7/23,电工技术,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1,2020/7/23,电工技术,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

5、器组成异步二进制加法计数器,由JK=11控制触发器 翻转计数,2020/7/23,电工技术,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,2020/7/23,电工技术,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,2020/7/23,电工技术,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,2020/7/23,电工技术,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

6、(保持原状) JK11时，翻转,2020/7/23,电工技术,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,(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,2020/7/23,电工技术,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

7、 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),2020/7/23,电工技术,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.,波形图,2020/7/23,电工技术,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,2020/7/23,电工技术,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.

8、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 ( BCDBinary Coded Decimal ) 二进制数用8421码,十进制数: 用0 9 共十个数字表示 所以,用十个4位二进制数表示09,2020/7/23,电工技术,十进制数的编码方法,例: 3位十进制数: 100, 用BCD码表示,1,0,0,2020/7/23,电工技术,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),2020/7/23,电工技术,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),分析状态转换表,找出JK控制规律:,10 1 0

9、1 0,Q2Q1=00时,Q3被清成0,2020/7/23,电工技术,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),2020/7/23,电工技术,2020/7/23,电工技术,十进制加法计数器状态转换表,每10个CP循环一周,2020/7/23,电工技术,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0000,2020/7/23,电工技术,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:,74LS160 4位同步十进制加法计数器，直接清除 74LS161 4位同步二进制加法计数器，直接清除 74LS162

10、 4位同步十进制加法计数器，同步清除 74LS163 4位同步二进制加法计数器，同步清除,74LS190 4位同步十进制加/减法计数器 74LS191 4位同步二进制加/减法计数器 74LS192 4位同步十进制加/减法计数器，带清除 74LS193 4位同步二进制加/减法计数器，带清除,2020/7/23,电工技术,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,2020/7/23,电工技术,74LS90的功能（计数功能）,2分频器,(二进制计数器),(五进制

11、计数器),5分频器,2020/7/23,电工技术,74LS90的功能(置9端、清0端的功能）,2020/7/23,电工技术,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,计数转换状态表如下:,2020/7/23,电工技术,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,2020/7/23,电工技术,(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,2020/7/23,电工技术,(2) 用一片74L

12、S90组成六进制计数器（续）,波形图,2020/7/23,电工技术,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: 00000111,2020/7/23,电工技术,练习2: 下图是几进制计数器?,答: 7进制,2020/7/23,电工技术,练习3: 九进制计数器如何设计?,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0,2020/7/23,电工技术,用一片74LS90设计九

13、进制计数器,2020/7/23,电工技术,(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:,2020/7/23,电工技术,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,2020/7/23,电工技术,(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,2020/7/23,电工技术,用2片74LS90组成24进制计

14、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,2020/7/23,电工技术,(5) 用2片74LS90组成37进制计数器,2020/7/23,电工技术,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,2020/7/23,电工技术,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?,2020/7/23,电工技术,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,2020/7/23,电工技术,CP秒脉冲的产生,由D触发器构成的2分频器