数字电子技术第五章时序逻辑电路计数器精品文稿.ppt

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1、数字电子技术第五章时序逻辑电路计数字电子技术第五章时序逻辑电路计数器数器第1页，本讲稿共17页2、计数器的分类计数器的分类按脉冲输入方式，分为同步和异步计数器按脉冲输入方式，分为同步和异步计数器按进位体制，分为二进制、十进制和任意进制计数器按进位体制，分为二进制、十进制和任意进制计数器按逻辑功能，分为加法、减法和可逆计数器按逻辑功能，分为加法、减法和可逆计数器概概 述述1、计数器的逻辑功能计数器的逻辑功能 计数器的基本功能是对输入时钟脉冲进行计数。它也计数器的基本功能是对输入时钟脉冲进行计数。它也可用于分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列及进行数可用于分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列及进行数字

2、运算等等。字运算等等。第2页，本讲稿共17页一、二进制计数器一、二进制计数器（一）二进制异步计数器（一）二进制异步计数器1 1二进制异步加法计数器（二进制异步加法计数器（4 4位）位）工作原理：工作原理：4 4个个JKJK触发器都接成触发器都接成T T触发器。触发器。J=K=1J=K=1最低位触发器最低位触发器FF0FF0的时钟脉冲输入端接计数脉冲的时钟脉冲输入端接计数脉冲CPCP，其他触发器的时钟，其他触发器的时钟脉冲输入端接相邻低位触发器的脉冲输入端接相邻低位触发器的Q Q端。端。第3页，本讲稿共17页用用“观察法观察法”作出该电路的时序波形图和状态图。作出该电路的时序波形图和状态图。由由

3、时时序序图图可可以以看看出出，Q0 0、Ql、Q2 2、Q3 3的的周周期期分分别别是是计计数数脉脉冲冲(CP)周周期期的的2 2倍倍、4 4倍倍、8 8倍、倍、1616倍，因而计数器也可作为分频器。倍，因而计数器也可作为分频器。由状态图可见，从初态由状态图可见，从初态00000000（由清零脉冲所置）开始，每输入一个计数脉冲，计数器（由清零脉冲所置）开始，每输入一个计数脉冲，计数器的状态按二进制加法规律加的状态按二进制加法规律加1 1，所以是二进制加法计数器（，所以是二进制加法计数器（4 4位）。位）。第4页，本讲稿共17页 异步二进制计数器结构简单，改变级联触发器的个数，可以很方便地改变二

4、进制计数器的位数，n个触发器构成n位二进制计数器或模2n计数器，或2n分频器。第5页，本讲稿共17页二进制异步减法计数器二进制异步减法计数器工作原理工作原理：D D触发器也都接成触发器也都接成T T触发器。触发器。由由于于是是上上升升沿沿触触发发，则则应应将将低低位位触触发发器器的的Q Q端端与与相相邻邻高高位位触触发发器的时钟脉冲输入端相连，即从器的时钟脉冲输入端相连，即从Q Q端取借位信号。端取借位信号。第6页，本讲稿共17页二进制异步减法计数器的二进制异步减法计数器的时序波形图和状态图。时序波形图和状态图。异步计数器为串行计数器异步计数器为串行计数器(或纹波计数器或纹波计数器)所以工作速

5、度较低。所以工作速度较低。为了提高计数速度，可采用同步计数器。为了提高计数速度，可采用同步计数器。第7页，本讲稿共17页 用用JK触发器和触发器和D触发器可以很方便的组成二进制异步触发器可以很方便的组成二进制异步计数器。计数器。方法为：方法为：先将触发器接成先将触发器接成T触发器，然后根据加、减计数方式触发器，然后根据加、减计数方式及触发器为上升沿还是下降沿触发来决定各触发器之间的及触发器为上升沿还是下降沿触发来决定各触发器之间的连接方式。连接方式。对于加计数器，上升沿触发，则应将低位触发器的对于加计数器，上升沿触发，则应将低位触发器的Q端端与相邻高位触发器的与相邻高位触发器的CP相连；下降沿

6、触发，将低位触发器相连；下降沿触发，将低位触发器的的Q端与相邻高位触发器的端与相邻高位触发器的CP相连。相连。对于减计数器，连接方式与加计数器相反对于减计数器，连接方式与加计数器相反。第8页，本讲稿共17页（二）二进制同步计数器（二）二进制同步计数器二进制同步加法计数器二进制同步加法计数器用用“观察法观察法”设计电路：设计电路：因为是因为是“同步同步”方式，方式，所以将所有触发器的所以将所有触发器的CPCP端连在一起，接计端连在一起，接计数脉冲。数脉冲。然后分析状态图，然后分析状态图，选择适当的选择适当的JKJK信号。信号。第9页，本讲稿共17页FF0 0：每来一个：每来一个CP，向相反的状态

7、翻转一次。所以选向相反的状态翻转一次。所以选J0 0=K0 0=1=1。FF1 1：当：当Q0 0=1=1时，来一个时，来一个CP，向相反的状态翻转一次。所以选向相反的状态翻转一次。所以选J1 1=K1 1=Q0 0 。FF2 2：当：当Q0 0Q1 1=1=1时，来一个时，来一个CP，向相反的状态翻转一次。所以选向相反的状态翻转一次。所以选J2 2=K2 2=Q0 0Q1 1FF3 3：当当Q0 0Q1 1Q3 3=1=1时，来一个时，来一个CP向相反的状态翻转一次。所以选向相反的状态翻转一次。所以选J3 3=K3 3=Q0 0Q1 1Q3 3第10页，本讲稿共17页二进制同步减法计数器二进

8、制同步减法计数器计数脉冲序号电 路 状 态等效十进制数Q3 Q2 Q1 Q00123456789101112131415160 0 0 01 1 1 11 1 1 01 1 0 11 1 0 01 0 1 11 0 1 01 0 0 11 0 0 00 1 1 10 1 1 00 1 0 10 1 0 00 0 1 10 0 1 00 0 0 10 0 0 001514131211109876543210第11页，本讲稿共17页二进制同步可逆计数器二进制同步可逆计数器既能作加计数又能作减计数的计数器称为可逆计数器。既能作加计数又能作减计数的计数器称为可逆计数器。第12页，本讲稿共17页当当控控

9、制制信信号号X=1时时，FF1FF3中中的的各各J、K端端分分别别与与低低位位各各触触发发器器的的Q端端相相连连，作作加加法法计数。计数。当当控控制制信信号号X X=0=0时时，FFFF1 1FFFF3 3中中的的各各J J、K K端端分分别别与与低低位位各各触触发发器器的的端端相相连连，作作减法计数。减法计数。第13页，本讲稿共17页二、非二进制计数器二、非二进制计数器N进制计数器又称模进制计数器又称模N计数器。计数器。当当N N=2=2n n时，就是前面讨论的时，就是前面讨论的n n位二进制计数器；位二进制计数器；当当N N22n n时时，为为非非二二进进制制计计数数器器。非非二二进进制制计计数数器中最常用的是十进制计数器。器中最常用的是十进制计数器。第14页，本讲稿共17页（一）8421BCD码同步十进制加法计数器第15页，本讲稿共17页第16页，本讲稿共17页（二）（二）8421BCD码异步十进制加法计数器码异步十进制加法计数器第17页，本讲稿共17页