什么是計數(shù)器-計數(shù)器有哪些功能-計數(shù)器的分析步驟.docx

1、什么是計數(shù)器?計數(shù)器有哪些功能?計數(shù)器的分析步驟計數(shù)器是最基本的時序電路，它不僅可以用來統(tǒng)計輸入 脈沖的個數(shù)，還可作為數(shù)字系統(tǒng)中的分頻、定時電路，用途 相當廣泛。計數(shù)器有多種分類方式，按其計數(shù)功能可分為加法計數(shù) 器、減法計數(shù)器和可逆計數(shù)器；按數(shù)制可分為二進制計數(shù)器 和非二進制計數(shù)器（如十進制計數(shù)器）；按計數(shù)器中各觸發(fā) 器狀態(tài)更新情況不同可分為同步計數(shù)器和異步計數(shù)器等。計數(shù)器的分析可按下述步驟開展：（1）首先根據(jù)電路定出各觸發(fā)器的輸入驅動方程。（2）第二步有兩種方法可供選擇：一是將各觸發(fā)器的 輸入驅動方程代入到觸發(fā)器的特性方程，寫出各個觸發(fā)器的 次態(tài)Qn+1的狀態(tài)方程；二是將各觸發(fā)器的輸出Qn狀

2、態(tài)代入 到驅動方程，當（n+1）個時鐘脈沖到來后，根據(jù)觸發(fā)器的 真值表，確定各觸發(fā)器的Qn+1狀態(tài)。這兩種方法可以選擇 其一。1.異步二進制計數(shù)器以下圖所示是由三個JK觸發(fā)器組成的計數(shù)器。它的構 造特點是：各級觸發(fā)器的時鐘脈沖來源不同，除第一級CP 由外加時鐘脈沖控制外，其余各級的CP均來自上一級的Q 輸出端，所以，各觸發(fā)器動作的時刻不一致，故稱異步計數(shù) 器。圖中各觸發(fā)器的JK端均懸空，懸空相當于1態(tài)，各觸 發(fā)器的J=K=1,根據(jù)真值表，都處于計數(shù)狀態(tài)，即每來一個 時鐘脈沖，觸發(fā)器輸出狀態(tài)翻轉一次，各觸發(fā)器均在CP的 下降沿到來時刻變化。下面分析它的工作過程。設計數(shù)器原態(tài)為Q2QlQ0=000

3、,第一個CP的負沿到達時， Q0由0變?yōu)?,由于Q0端出現(xiàn)的是正跳變，所以QI、Q2都 不翻轉，計數(shù)器狀態(tài)變?yōu)镼2Q1Q0R01。當?shù)诙€CP負沿到 達時，Q0再次翻轉，由1變?yōu)?,此時它的負跳變使Q1翻 轉，由0變成1,Q2狀態(tài)不變，此時計數(shù)器狀態(tài)為Q2Q1Q0=010。 依次分析，經(jīng)過8個計數(shù)脈沖后，計數(shù)器又恢復到原態(tài)，完 成一個計數(shù)循環(huán)。其狀態(tài)表見下表，波形圖如以下圖。從以上分析可以看出：一個觸發(fā)器可以表示一位二進制 數(shù)，兩個觸發(fā)器串聯(lián)，就有四種狀態(tài)（22=4）,可構成四進 制計數(shù)器，n個觸發(fā)器串聯(lián)，那么可組成2n進制計數(shù)器。由波 形圖可見，Q0波形的頻率是CP波形頻率的，Q1的頻率又

4、是Q0頻率的，各級輸出波形的頻率均為前一級的二分頻, 所以,Q2為CP的八分頻。計數(shù)器的計數(shù)順序是從000到111, 每經(jīng)一個CP加1,所以叫加法計數(shù)器。*如何分析N進制計數(shù)器？.列出各位觸發(fā)器的驅動方程，時鐘方程。.設各位觸發(fā)器的一種初始狀態(tài)。（通常設全0）.求輸入第一個CP觸發(fā)脈沖下的狀態(tài)。.再以剛剛得到的狀態(tài)為“初始狀態(tài)”，求輸入第二個CP脈沖作用下的狀態(tài)。.如此重復做下去，幾個脈沖過后，返回初始狀態(tài)(通 常設全0),就是幾進制。注意：對于異步計數(shù)器，要兼顧時鐘方程及觸發(fā)器的邊 沿觸發(fā)方式。2.十進制計數(shù)器以下圖所示為同步十進制加法計數(shù)器電路圖。由邏輯圖 可知各觸發(fā)器的輸入端的邏輯表達式

5、為設計數(shù)器的原態(tài)為Q3Q2Q1QOOOOO,下表為其狀態(tài)表。4.集成計數(shù)器目前，計數(shù)器有多種集成電路產(chǎn)品可供選擇。74LS90是一種典型的集成異步計數(shù)器，可實現(xiàn)二一五一 十進制計數(shù)。以下圖所示是74LS90引腳排列圖和邏輯功能 示意圖。下表為74LS90的功能表。由表可知74LS90具有以下功 能：(1)異步清零功能。當S9=S9AS9B=0時，假設R0 二R0AR0B二1 ,那么計數(shù)器清零，與輸入CP脈沖無關，這說 明74LS90是異步清零的。(2)異步置9功能。S9 =S9A - S9B=1 ,計數(shù)器置9, 即被置成1001狀態(tài)，與CP無關，也是異步開展的，并且其 優(yōu)先級別高于R0。(3)

6、異步計數(shù)功能。當S9 =S9A - S9B=01時，且R0 =R0A - R0B=0時，計數(shù)器開展異步計數(shù)。有4種基本情況：假設將輸入時鐘脈沖CP加在CP0端，且把Q0與CP1連 接起來，那么電路將對CP脈沖按照8421碼開展異步加法計數(shù)。假設將CP加在CP0端，而CP1接低電平0,那么計數(shù)器中 F0工作，F(xiàn)l、F2、F3不工作，電路構成1位二進制計數(shù)器。如果只將CP加在CP1端，CP0接0,那么計數(shù)器中F0 不工作，F(xiàn)l、F2、F3工作，且構成五進制異步計數(shù)器。如果將CP加在CP1端，且把Q3與CP0連接起來，雖 然電路仍然是十進制異步計數(shù)器，但計數(shù)規(guī)律不再是8421 碼，而是5421碼。集成異步計數(shù)器74LS90的功能表以下圖所示是把兩片74LS90級聯(lián)起來構成的100進制 (2位十進制)計數(shù)器。圖 由7