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

1、什么是計(jì)數(shù)器?計(jì)數(shù)器有哪些功能?計(jì)數(shù)器的分析步驟計(jì)數(shù)器是最基本的時(shí)序電路，它不僅可以用來(lái)統(tǒng)計(jì)輸入 脈沖的個(gè)數(shù)，還可作為數(shù)字系統(tǒng)中的分頻、定時(shí)電路，用途 相當(dāng)廣泛。計(jì)數(shù)器有多種分類(lèi)方式，按其計(jì)數(shù)功能可分為加法計(jì)數(shù) 器、減法計(jì)數(shù)器和可逆計(jì)數(shù)器；按數(shù)制可分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 和非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（如十進(jìn)制計(jì)數(shù)器）；按計(jì)數(shù)器中各觸發(fā) 器狀態(tài)更新情況不同可分為同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器等。計(jì)數(shù)器的分析可按下述步驟開(kāi)展：（1）首先根據(jù)電路定出各觸發(fā)器的輸入驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)方程代入到觸發(fā)器的特性方程，寫(xiě)出各個(gè)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(qū)動(dòng)方程，當(dāng)（n+1）個(gè)時(shí)鐘脈沖到來(lái)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(jìn)制計(jì)數(shù)器以下圖所示是由三個(gè)JK觸發(fā)器組成的計(jì)數(shù)器。它的構(gòu) 造特點(diǎn)是：各級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖來(lái)源不同，除第一級(jí)CP 由外加時(shí)鐘脈沖控制外，其余各級(jí)的CP均來(lái)自上一級(jí)的Q 輸出端，所以，各觸發(fā)器動(dòng)作的時(shí)刻不一致，故稱(chēng)異步計(jì)數(shù) 器。圖中各觸發(fā)器的JK端均懸空，懸空相當(dāng)于1態(tài)，各觸 發(fā)器的J=K=1,根據(jù)真值表，都處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，即每來(lái)一個(gè) 時(shí)鐘脈沖，觸發(fā)器輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次，各觸發(fā)器均在CP的 下降沿到來(lái)時(shí)刻變化。下面分析它的工作過(guò)程。設(shè)計(jì)數(shù)器原態(tài)為Q2QlQ0=000

3、,第一個(gè)CP的負(fù)沿到達(dá)時(shí)， 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(zhuǎn)，計(jì)數(shù)器狀態(tài)變?yōu)镼2Q1Q0R01。當(dāng)?shù)诙€(gè)CP負(fù)沿到 達(dá)時(shí)，Q0再次翻轉(zhuǎn)，由1變?yōu)?,此時(shí)它的負(fù)跳變使Q1翻 轉(zhuǎn)，由0變成1,Q2狀態(tài)不變，此時(shí)計(jì)數(shù)器狀態(tài)為Q2Q1Q0=010。 依次分析，經(jīng)過(guò)8個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后，計(jì)數(shù)器又恢復(fù)到原態(tài)，完 成一個(gè)計(jì)數(shù)循環(huán)。其狀態(tài)表見(jiàn)下表，波形圖如以下圖。從以上分析可以看出：一個(gè)觸發(fā)器可以表示一位二進(jìn)制 數(shù)，兩個(gè)觸發(fā)器串聯(lián)，就有四種狀態(tài)（22=4）,可構(gòu)成四進(jìn) 制計(jì)數(shù)器，n個(gè)觸發(fā)器串聯(lián)，那么可組成2n進(jìn)制計(jì)數(shù)器。由波 形圖可見(jiàn)，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(jí)輸出波形的頻率均為前一級(jí)的二分頻, 所以,Q2為CP的八分頻。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)順序是從000到111, 每經(jīng)一個(gè)CP加1,所以叫加法計(jì)數(shù)器。*如何分析N進(jìn)制計(jì)數(shù)器？.列出各位觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程，時(shí)鐘方程。.設(shè)各位觸發(fā)器的一種初始狀態(tài)。（通常設(shè)全0）.求輸入第一個(gè)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(gè)CP脈沖作用下的狀態(tài)。.如此重復(fù)做下去，幾個(gè)脈沖過(guò)后，返回初始狀態(tài)(通 常設(shè)全0),就是幾進(jìn)制。注意：對(duì)于異步計(jì)數(shù)器，要兼顧時(shí)鐘方程及觸發(fā)器的邊 沿觸發(fā)方式。2.十進(jìn)制計(jì)數(shù)器以下圖所示為同步十進(jìn)制加法計(jì)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(dá)式

5、為設(shè)計(jì)數(shù)器的原態(tài)為Q3Q2Q1QOOOOO,下表為其狀態(tài)表。4.集成計(jì)數(shù)器目前，計(jì)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(jì)數(shù)器，可實(shí)現(xiàn)二一五一 十進(jìn)制計(jì)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(dāng)S9=S9AS9B=0時(shí)，假設(shè)R0 二R0AR0B二1 ,那么計(jì)數(shù)器清零，與輸入CP脈沖無(wú)關(guān)，這說(shuō) 明74LS90是異步清零的。(2)異步置9功能。S9 =S9A - S9B=1 ,計(jì)數(shù)器置9, 即被置成1001狀態(tài)，與CP無(wú)關(guān)，也是異步開(kāi)展的，并且其 優(yōu)先級(jí)別高于R0。(3)

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