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文檔簡介
8-3Up/DownSynchronousCounters
(加/減同步計(jì)數(shù)器)8-3-13-bitup/downsynchronouscounter8-3-2Up/downdecadesynchronouscounter8-3-13-BitUp/DownSynchronousCounter0123454323456765…Figure8–24
a4-bitsynchronousbinaryup/downcounter.ThomasL.Floyd
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Allrightsreserved.8-3-2Up/DownDecadeSynchronousCounterAnIntegratedCircuit:The74HC190
Anup/downsynchronousdecadecounter.Timingexamplefora74HC190.特點(diǎn):異步置數(shù)
利用已有的計(jì)數(shù)器產(chǎn)品經(jīng)過外電路的不同連接方式得到。已有計(jì)數(shù)器: N進(jìn)制需要得到的計(jì)數(shù)器: M進(jìn)制 分兩種情況進(jìn)行討論M<NM>N8-4Cascadedcounter---designofcounters任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的構(gòu)成方法1.M<N思考:在N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的順序計(jì)數(shù)過程中,設(shè)法使之跳過不需要的狀態(tài)(多余的狀態(tài))方法:有幾種?結(jié)合芯片的功能表進(jìn)行考慮.獲得任意制進(jìn)計(jì)數(shù)器的兩種方法
(a)置零法(復(fù)位法)
(b)置數(shù)法(置位法)
(1)置零法(復(fù)位法):利用置零端適用于:異步置零的器件瞬時(shí)出現(xiàn)當(dāng)?shù)贛個(gè)脈沖出現(xiàn)時(shí),迅速置零例:用置零法將十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160接成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器
分析:74160具有異步置零、同步置數(shù)功能功能表
CPRDLDETEP工作狀態(tài)01111011101110置0預(yù)置數(shù)保持保持但C=0計(jì)數(shù)例:用置零法將74LS160接成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器例:用置零法將74LS160接成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器011060110譯碼產(chǎn)生低電平電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖*電路的改進(jìn):考慮到置零信號(hào)可能太短,有的來不及動(dòng)作,可以增加一個(gè)RS觸發(fā)器
增加電路可靠性獲得任意制進(jìn)計(jì)數(shù)器的兩種方法(a)置零法(復(fù)位法)
(b)置數(shù)法(置位法)利用置位端去掉多余的N-M個(gè)狀態(tài)可以保留原芯片的進(jìn)位輸出(2)置數(shù)法(置位法)例用置數(shù)法將74160接成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器注意:74160為同步置數(shù)(a)置入00001010用置數(shù)法將74160接成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器50101(b)置入10011001用置數(shù)法將74160接成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器00102.M>N此時(shí),一個(gè)芯片就不夠用了,考慮用N片。分兩種情況考慮:M可以進(jìn)行分解:M=N1×N2M為素?cái)?shù),無法分解第一種情況:M=N1×N2串行進(jìn)位并行進(jìn)位兩種方法Figure8–38Twocascadedcounters(allJandKinputsareHIGH).
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Allrightsreserved.例如:100=10×10,60=6×10Figure8–39TimingdiagramforthecascadedcounterconfigurationofFigure8–38.
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Allrightsreserved.4×8=32例:試用兩片同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160
接成百進(jìn)制計(jì)數(shù)器方法一:電路的并行進(jìn)位方式:CP同步0000000010011001時(shí)自動(dòng)置零、進(jìn)位百進(jìn)制計(jì)數(shù)器方法二、電路的串行進(jìn)位方式:CP異步0000000010011001時(shí)自動(dòng)置零、進(jìn)位百進(jìn)制計(jì)數(shù)器思考:如果用十六進(jìn)制的計(jì)數(shù)器組成百進(jìn)制,如何做?Figure8–40Amodulus-100counterusingtwocascadeddecadecounters.
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Allrightsreserved.Figure8–41Threecascadeddecadecountersformingadivide-by-1000frequencydividerwithintermediatedivide-by-10anddivide-by-100outputs.
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Allrightsreserved.Figure8–42
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Allrightsreserved.Figure8–43Adivide-by-100counterusingtwo74F162decadecounters.
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Allrightsreserved.第二種情況:M為素?cái)?shù),無法分解整體置零方式整體置數(shù)方式兩種方法例:試用兩片同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160
接成二十九進(jìn)制計(jì)數(shù)器分析:二十九是一個(gè)素?cái)?shù),要用…電路的整體置零方式先接成百進(jìn)制,再整體置零29001010010100100100000000譯碼產(chǎn)生低電平電路的整體置數(shù)方式先接成百進(jìn)制,再整體(同步)置數(shù)28001010000100000100000000下一個(gè)CPFigure8–44Adivide-by-40,000counterusing74HC1614-bitbinarycounters.Notethateachoftheparalleldatainputsisshowninbinaryorder(the
right-mostbitD0istheLSBineachcounter).
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Allrightsreserved.說明:四個(gè)十六進(jìn)制共有:16×16×16×16=65,536種狀態(tài),要組成40,000進(jìn)制,多余的狀態(tài):65536-40000=25536,對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù):(63c0)16任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的構(gòu)成方法小結(jié):
已有計(jì)數(shù)器:N進(jìn)制,需要得到的計(jì)數(shù)器:M進(jìn)制分兩種情況進(jìn)行討論M<NM>N置零法(復(fù)位法)置數(shù)法(置位法)M=N1×N2M為素?cái)?shù)串行進(jìn)位并行進(jìn)位整體置零整體置數(shù)8-5DesignofSynchronousCounters
(同步計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì))REVIEW:Generalclockedsequentialcircuit.MooreType&MealyType;StateMachine同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)過程STEP1:StateDiagramThomasL.Floyd
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Allrightsreserved.Designa3-bitGraycodecounterThomasL.Floyd
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Allrightsreserved.STEP2:Next-StateTableThomasL.Floyd
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Allrightsreserved.STEP3:Flip-FlopTransitionTableThomasL.Floyd
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Allrightsreserved.STEP4:KarnaughMapsThomasL.Floyd
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Allrightsreserved.STEP5:LogicExpressionsforFlip-FlopInputsSTEP6:CounterImplementationThomasL.Floyd
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Allrightsreserved.STEP6:CounterImplementationSummarySpecifythecountersequenceanddrawastatediagram.Deriveanext-statetablefromthestatediagram.Developatransitiontableshowingtheflip-flopinputsrequiredforeachtransition.TransfertheJandKstatesfromthetransitiontabletoKarnaughmaps.GrouptheKarnaughmapcellstogenerateandderivethelogicexpressionforeachflip-flop.Implementtheexpressionswithcombinationallogic,andcombinewiththeflip-flopstocreatethecounter.P308:Example8-5ThomasL.Floyd
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Allrightsreserved.Designacounterwiththeirregular(無規(guī)律的)binarycountsequenceshowninthestatediagram.UseJ-Kflip-flops.Step1:StateDiagramStep2:Next-StateTableStep3:Flip-FlopTransitionTableStep4:ThomasL.Floyd
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Allrightsreserved.ThomasL.Floyd
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Allrightsreserved.Step6:CounterImplementation
Step5:LogicExpressionsforFlip-FlopInputsP308:Example8-6ThomasL.Floyd
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Allrightsreserved.Developasynchronous3-bitup/downcounterwithaGraycodesequence.ThecountershouldcountupwhenanUP/DOWNcontrolinputsis1andcountdownwhenthecontrolinputis0.MooreTypeorMealyType?ThomasL.Floyd
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Allrightsreserved.TheThree-bitup/downGraycodecounter補(bǔ)例1:設(shè)計(jì)一個(gè)串行數(shù)據(jù)檢測(cè)器。對(duì)它的要求是:連續(xù)輸入3個(gè)或3個(gè)以上的1時(shí)輸出為1,其他輸入情況下輸出為0。步驟一:邏輯抽象并畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖確定輸入變量:輸入數(shù)據(jù),用X表示。確定輸出變量:檢測(cè)結(jié)果,用Y表示。對(duì)狀態(tài)編號(hào):沒有輸入1以前的狀態(tài)為S0,輸入一個(gè)1以后的狀態(tài)為S1,連續(xù)輸入兩個(gè)1以后的狀態(tài)為S2,連續(xù)輸入3個(gè)或3個(gè)以上1以后的狀態(tài)為S3。根據(jù)題意畫出原始的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表X01S0S1S2S3S0/0S0/0S0/0S0/0S1/0S2/0S3/1S3/1步驟二:狀態(tài)化簡合并等價(jià)狀態(tài)——相同的輸入下有相同的輸出,并轉(zhuǎn)換到同樣的次態(tài)。等價(jià)狀態(tài)X01S0S1S2S0/0S0/0S0/0S1/0S2/0S3/1簡化步驟三:狀態(tài)分配(狀態(tài)編碼)根據(jù)化簡后的狀態(tài)數(shù)M確定觸發(fā)器的個(gè)數(shù)N。按一定的規(guī)律對(duì)化簡后的每一個(gè)狀態(tài)都選定一個(gè)N位二進(jìn)制代碼來表示。此電路M=3,則N=2。取觸發(fā)器狀態(tài)Q1Q0的00、01和10分別代表S0、S1、S2。步驟四:選定觸發(fā)器的類型,并求出電路的狀態(tài) 方程、輸出方程和驅(qū)動(dòng)方程。根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換表畫出電路次態(tài)和輸出的卡諾圖。000001110100011110
X00/000/0xx/x00/001/010/0xx/x10/1將此卡諾圖分解為Q1、Q0和Y的3個(gè)卡諾圖。000001110100011110
X00x001x1000001110100011110
X00x010x0000001110100011110
X00x000x1000001110100011110
X00x001x1000001110100011110
X00x010x0000001110100011110
X00x000x1化簡3個(gè)卡諾圖,得到狀態(tài)方程和輸出方程。比照選定觸發(fā)器的特性方程,變換狀態(tài)方程的形式,以得出驅(qū)動(dòng)方程。本檢測(cè)電路選用JK觸發(fā)器構(gòu)成則驅(qū)動(dòng)方程為:變換:步驟五:根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程、輸出方程畫出邏輯圖。步驟六:檢查設(shè)計(jì)的電路能否自啟動(dòng)。畫出完整的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖來檢驗(yàn)。能自啟動(dòng),設(shè)計(jì)完畢;不能自啟動(dòng),重新修改邏輯設(shè)計(jì)。補(bǔ)8-2時(shí)序邏輯電路的自啟動(dòng)設(shè)計(jì)000001110100011110
X00/000/0xx/x00/001/010/0xx/x10/1由前面的例題可知,次態(tài)為任意項(xiàng)的狀態(tài)是無效狀態(tài)。如左圖中的11狀態(tài)為無效狀態(tài)。若使全部無效狀態(tài)的次態(tài)為有效狀態(tài),則此電路必能自啟動(dòng)。000001110100011110
X0
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