數(shù)字電路第6章(3常見時(shí)序邏輯電路-計(jì)數(shù)器)-2

第六章時(shí)序邏輯電路本章主要內(nèi)容6.1概述

6.2時(shí)序邏輯電路的分析方法

6.3若干常用的時(shí)序邏輯電路

6.4時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法6.5時(shí)序邏輯電路中的競(jìng)爭(zhēng)-冒險(xiǎn)現(xiàn)象寄存器計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器（十六進(jìn)制、十進(jìn)制）異步計(jì)數(shù)器任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的構(gòu)成方法移位寄存器型計(jì)數(shù)器§6.3若干常用的時(shí)序邏輯電路

所謂計(jì)數(shù)，就是計(jì)算輸入脈沖的個(gè)數(shù)。計(jì)數(shù)器是實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能的時(shí)序部件；幾乎任何一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中，都包含計(jì)數(shù)器。

計(jì)數(shù)器的功能：①計(jì)數(shù)；②定時(shí)；③分頻；④數(shù)字運(yùn)算。二、計(jì)數(shù)器1、概述按照時(shí)鐘是否來自同一計(jì)數(shù)脈沖，可分為：同步計(jì)數(shù)器異步寄存器按照計(jì)數(shù)數(shù)值的增減情況，可分為：加法計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器按照計(jì)數(shù)進(jìn)位制不同，可分為：二進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器······二、計(jì)數(shù)器2、計(jì)數(shù)器的分類3、介紹幾種計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器移位寄存器型計(jì)數(shù)器二、計(jì)數(shù)器3.1同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器(1)同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器電路結(jié)構(gòu)4個(gè)JK觸發(fā)器構(gòu)成的T觸發(fā)器①寫出各觸發(fā)器驅(qū)動(dòng)/輸出方程T0=1

,T1=Q0n

,T2=Q0nQ1n

,T3=Q0nQ1nQ2n

電路分析：C=Q0nQ1nQ2nQ3n

3.1同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器(1)同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器②將驅(qū)動(dòng)方程帶入特性方程,得到狀態(tài)方程:T0=1

,T3=Q0nQ1nQ2nT1=Q0n

,T2=Q0nQ1n

電路分析：Q0n+1=Q'0,Q1n+1=Q0n+Q1nQ2n+1=(Q0n·Q1n)+Q2n

Q3n+1==(Q0n·Q1nQ2n)+Q3n

Qn+1=T+Qn(1)同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器③寫出狀態(tài)表/狀態(tài)圖/時(shí)序圖:電路分析：Q0n+1=Q'0,Q1n+1=Q0n+Q1nQ2n+1=(Q0n·Q1n)+Q2n

Q3n+1==(Q0n·Q1nQ2n)+Q3n

計(jì)數(shù)順序Q3n

Q2nQ1n

Q0nQ3n+1Q2n+1Q1n+1Q0n+1輸出C10000000102000100100……………………15111011111161111000003.1同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器(1)同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器④寫出狀態(tài)圖電路分析：3.1同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器由狀態(tài)圖可知:每輸入16個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)器工作一個(gè)循環(huán)，并且在輸出端C產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位信號(hào)；因此,該電路又稱為十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器.計(jì)數(shù)器中能計(jì)到的最大數(shù)稱為計(jì)數(shù)器的容量,n位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的容量等于2^n-1.(1)同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器⑤畫出時(shí)序圖:電路分析：3.1同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器由時(shí)序圖可知:若時(shí)鐘脈沖的頻率為f0;Q0~Q3端輸出脈沖的頻率依次是f0/2;f0/4,f0/8,f0/16;因此,稱為分頻器.器件實(shí)例：74161功能：4位同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器D0D1D2D31數(shù)據(jù)輸入端4進(jìn)位輸出端6異步復(fù)位端5預(yù)置數(shù)控制端7工作狀態(tài)控制端2電路狀態(tài)3電路時(shí)鐘器件實(shí)例：74161CLKR'DLD'EPET工作狀態(tài)×0×××置010××預(yù)置數(shù)（同步）×1101保持（包括C）×11×0保持（C=0）1111計(jì)數(shù)預(yù)置數(shù)功能：觸發(fā)器的輸入JK狀態(tài)由輸入D0-D3決定。且

CLK時(shí)，觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。同步功能：觸發(fā)器輸入JK=00。CLK時(shí)，觸發(fā)器狀態(tài)保持。計(jì)數(shù)功能：連續(xù)輸入16個(gè)CLK時(shí)，在CLK，電路狀態(tài)從

0000-1111計(jì)數(shù)。且C=1作為進(jìn)位輸出信號(hào)。異步復(fù)位功能：觸發(fā)器同時(shí)被置為0，不受CLK和輸入影響。3.1同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器(2)同步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器電路結(jié)構(gòu)4個(gè)JK觸發(fā)器構(gòu)成的T觸發(fā)器①寫出各觸發(fā)器驅(qū)動(dòng)/輸出方程T0=1

,T1=Q'0n

,T2=Q'0nQ'1n

,T3=Q'0nQ'1nQ'2n

電路分析：B=Q'0nQ'1nQ'2nQ'3n

3.1同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器(2)同步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器②將驅(qū)動(dòng)方程帶入特性方程,得到狀態(tài)方程:電路分析：Q0n+1=Q'0,Q1n+1=Q'0n+Q1nQ2n+1=(Q'0n·Q'1n)+Q2n

Q3n+1==(Q'0n·Q'1nQ'2n)+Q3n

Qn+1=T+Qn(2)同步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器③寫出狀態(tài)表/狀態(tài)圖/時(shí)序圖:電路分析：計(jì)數(shù)順序Q3n

Q2nQ1n

Q0nQ3n+1Q2n+1Q1n+1Q0n+1輸出B10000111112111111100……………………15001000010160001000003.1同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器(2)同步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器④寫出狀態(tài)圖電路分析：3.1同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（3）同步加減計(jì)數(shù)器兩種解決方案：①單時(shí)鐘方式②雙時(shí)鐘方式①.單時(shí)鐘方式：器件實(shí)例:74LS191（用T觸發(fā)器）特點(diǎn)：加/減時(shí)鐘脈沖用同一輸入端CLKI，由加/減控制線U'/D的高低電平?jīng)Q定加/減。CLKIS'LD'U'/D工作狀態(tài)×11×保持××0×預(yù)置數(shù)010加計(jì)數(shù)011減計(jì)數(shù)當(dāng)S'=0,LD'=1時(shí)，處于計(jì)數(shù)狀態(tài)：預(yù)置數(shù)控制端②.雙時(shí)鐘方式器件實(shí)例：74LS193（采用T’觸發(fā)器，即T=1）3.2同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器基本原理：在四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器基礎(chǔ)上修改，當(dāng)計(jì)到1001時(shí)，則下一個(gè)CLK電路狀態(tài)回到0000。①寫出各觸發(fā)器驅(qū)動(dòng)/輸出方程T0=1

,T1=Q0nQ'3n

,T2=Q0nQ1n

,T3=Q0nQ1nQ2n+Q0nQ3n

電路分析：C=Q0nQ3n

(1)同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器3.2同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器(1)同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器②將驅(qū)動(dòng)方程帶入特性方程,得到狀態(tài)方程:電路分析：Qn+1=T+QnQ0n+1=Q'0,Q1n+1=（Q0nQ'3n）

+Q1nQ2n+1=(Q0n·Q1n)+Q2n

Q3n+1=(Q0nQ1nQ2n+Q0nQ3n

)+Q3n

(1)同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器②寫出狀態(tài)表/狀態(tài)圖/時(shí)序圖:電路分析：3.2同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)Q3n

Q2nQ1n

Q0nQ3n+1Q2n+1Q1n+1Q0n+1C10000000102000100100…………………910001001010100100001111010101101210110110113110011010141101010011511101111016111100101(1)同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器②寫出狀態(tài)圖電路分析：3.2同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器能自啟動(dòng)器件實(shí)例：74160器件實(shí)例：74160CLKR'DLD'EPET工作狀態(tài)×0×××置0（異步）10××預(yù)置數(shù)（同步）×1101保持（包括C）×11×0保持（C=0）