第23讲5.3任意进制计数器电子教案课件最新版.ppt

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1、5.3.15.3.1异步计数器异步计数器 5.3.25.3.2 同步计数器同步计数器 5.35.3 任意进制计数器任意进制计数器 结束结束结束结束放映放映放映放映3/2/20231复习复习如果计数脉冲CP的频率为f0，希望得到八分频的输出波形，需几进制计数器？异步二进制计数器的构成方法？3/2/20232重点：1实现任意进制异步计数器的脉冲反馈法。2同步计数器的分析方法。3/2/20233任意进制计数器是指计数器的模N不等于2n的计数器。5.3 5.3 任意进制计数器任意进制计数器 在异步二进制计数器的基础上，通过脉冲反馈或阻塞反馈来实现。5.3.5.3.1 1 异步计数器异步计数器 1脉冲反

2、馈式（以10进制计数器为例）设计思想：通过反馈线和门电路来控制二进制计数器中各触发器的RD端，以消去多余状态（无效状态）构成任意进制计数器。实现10进制计数器的工作原理：4位二进制加法计数器从0000到1001计数。当第十个计数脉冲CP到来后，计数器变为1010状态瞬间，要求计数器返回到0000。显然，1010状态存在的时间极短（通常只有10ns左右），可以认为实际出现的计数状态只有00001001，所以该电路实现了十进制计数功能。当计数器变为0000状态后，RD又迅速由0变为1状态，清零信号消失，可以重新开始计数。可令RD=Q1Q3，当1010状态时Q1、Q3同时为1，RD=0，使各触发器置

3、0。3/2/20235CP顺序 Q3 Q2 Q1 Q0等效十进制数00 0 0 0010 0 0 1120 0 1 0230 0 1 1340 1 0 0450 1 0 1560 1 1 0670 1 1 1781 0 0 0891 0 0 19100 0 0 00 状态转换表 表149 十进制加法计数器状态转换表 短暂过渡短暂过渡状态状态10101010 3/2/20236 状态转换图 图5-22 十进制加法计数器状态转换图 1010个稳个稳定状态定状态 短暂过渡短暂过渡状态状态101010103/2/20237逻辑电路图图5-23异步十进制加法计数器 取状态取状态1010 1010 异步异

4、步置置0 0仿真仿真 3/2/20238 时序图 图5-24 异步十进制加法计数器时序图 0000000000000000十进制3/2/202392阻塞反馈式（以10进制计数器为例）设计思想：通过反馈线和门电路来控制二进制计数器中某些触发器的输入端，以消去多余状态（无效状态）来构成任意进制计数器。逻辑电路图 图5-25阻塞反馈式异步十进制加法计数器 CPCP3 3=Q Q1 1 进位信号进位信号C C=Q Q3 3Q Q0 0 J J3 3=Q Q2 2Q Q1 1 J J1 1=Q Q3 3 3/2/202310 实现10进制计数器的计数原理：由于J1=Q3=1，计数器从0000状态到011

5、1状态的计数，其过程与二进制加法计数器完全相同；当计数器为0111状态时，由于J1=1、J3=Q2Q1=1，若第八个CP计数脉冲到来，使Q0、Q1、Q2均由1变为0，Q3由0变为1，计数器的状态变为1000；第九个CP计数脉冲到来后，计数器的状态变为1001，同时进位端C=Q0Q3=1；3/2/202311第十个CP计数脉冲到来后，因为此时J1=Q3=0，从Q 0送出的负脉冲（Q 0由1变为0时）不能使触发器F1翻转；但是，由于J3=Q2Q1=0、K3=1，Q0能直接触发F3，使Q3由1变为0，计数器的状态变为0000，从而使计数器跳过10101111六个状态直接复位到0000状态。此时，进位

6、端C由1变为0，向高位计数器发出进位信号。可见，该电路实现了十进制加法计数器的功能。仿真仿真 3/2/202312CP顺序 Q3 Q2 Q1 Q0C等效十进制数00 0 0 00010 0 0 10120 0 1 00230 0 1 10340 1 0 00450 1 0 10560 1 1 00670 1 1 10781 0 0 00891 0 0 119100 0 0 000 状态转换表 表5-10 十进制加法计数器状态转换表 进位信号进位信号C C=Q Q3 3Q Q0 0 J J3 3=Q Q2 2Q Q1 1 CPCP3 3=Q Q1 1 J J1 1=Q Q3 3 3/2/2023

7、13 状态转换图 图5-26 异步十进制加法计数器状态转换图 1010个有效个有效状态构成状态构成计数环计数环 能自启动能自启动说明：六种无六种无效状态效状态 六种无六种无效状态效状态 自启动是指若计数器由于某种原因进入无效状态后，在连续时钟脉冲作用下，能自动从无效状态进入到有效计数状态。3/2/2023145.3.5.3.2 2同步计数器同步计数器 分析步骤：（1）写驱动方程和输出方程。（2）将驱动方程代入触发器的特性方程，求出电路的状态方程（Qn+1表达式）。（3）画出相应的Qn+1卡诺图，然后画计数器的状态卡诺图。（4）列计数器的状态转换表，并画状态转换图和时序图。（5）说明计数器的逻辑

8、功能。下面介绍同步计数器的分析方法。计数器的分析：根据给定的逻辑电路图，分析计数器状态和它的输出在输入信号和时钟信号作用下的变化规律。3/2/202315图5-27 同步计数器电路 例5-1 试分析图5-27所示计数器的逻辑功能。解：（1）根据给定的逻辑图写出驱动方程和输出方程 J=?K=?（驱动方程）Y=?（输出方程）3/2/202316 解：（1）根据给定的逻辑图写出驱动方程和输出方程（2）将驱动方程代入JK触发器的特性方程，可以得到各触发器的状态方程 3/2/202317 （3）填Qn+1卡诺图及计数器的状态卡诺图 图5-28 计数器的状态卡诺图（a）Q2n+1卡诺图（b）Q1n+1卡诺

9、图（c）Q0n+1卡诺图（d）计数器的状态卡诺图 3/2/202318（4）列出状态转换表 表5-11 例5-1电路的状态转换表Qn3 Qn2 Qn1Q2n+1 Q1n+1 Q0n+1Y0 0 00 0 100 0 10 1 000 1 00 1 100 1 11 0 001 0 01 0 101 0 11 1 001 1 00 0 011 1 10 0 010 0 00 0 103/2/202319画状态转换图 图5-29 例5-1电路的状态转换图 能自启动能自启动7 7个有效状个有效状态构成计态构成计数环数环 3/2/202320画时序图（即工作波形图）图5-30 例5-1电路的时序图 3/2/202321（5）说明计数器的逻辑功能 是一个同步七进制加法计数器，Y为进位脉冲，能够自启动。仿真仿真 3/2/202322作业题作业题5-73/2/202323