《數(shù)字電子技術(shù)》教案22

學(xué)習(xí)情境7基于計數(shù)器的電路設(shè)計與實現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)基于計數(shù)器的電路設(shè)計與實現(xiàn)（1）掌握時序邏輯電路的基本分析和設(shè)計方法（3）掌握同步計數(shù)器的工作原理（2）掌握異步計數(shù)器的工作原理

在數(shù)字電路中，計數(shù)器是一種時序邏輯器件，可用來進行信號分頻、事件計數(shù)以及產(chǎn)生特定的位序列。一般計數(shù)器是由不同方式連接的觸發(fā)器組成的，用來產(chǎn)生期望的狀態(tài)序列。計數(shù)器中所用的觸發(fā)器個數(shù)及它們的連接方式，決定了計數(shù)器的狀態(tài)數(shù)及在每個完整的循環(huán)中計數(shù)器所經(jīng)過的特定狀態(tài)序列。計數(shù)器通常會應(yīng)用在計時系統(tǒng)中?；诙〞r器的電路設(shè)計與實現(xiàn)7.1.1時序邏輯電路概述1.時序邏輯電路模型組合邏輯電路的基本單元是門電路，沒有記憶功能；而時序邏輯電路的基本單元是觸發(fā)器，有記憶功能。時序邏輯電路模型如下圖：7.1.1時序邏輯電路概述從結(jié)構(gòu)上看，時序邏輯電路由組合邏輯電路和存儲電路兩部分構(gòu)成。存儲電路的輸出必須反饋到組合邏輯電路的輸入端，并與輸入信號一起共同決定組合邏輯電路下一狀態(tài)的輸出。從功能上看，時序邏輯電路在任何時刻的穩(wěn)定輸出，不僅與該時刻的輸入信號有關(guān)，而且還與電路原來的狀態(tài)有關(guān)。7.1.1時序邏輯電路概述

7.1.1時序邏輯電路概述

7.1.1時序邏輯電路概述（2）狀態(tài)轉(zhuǎn)換表（StateTable）若將任何一組輸入變量及電路初態(tài)的取值代入狀態(tài)方程和輸出方程，即可算出電路的次態(tài)和現(xiàn)態(tài)下的輸出值，以得到的次態(tài)作為新的初態(tài)，和這時的輸入變量取值一起再代入狀態(tài)方程和輸出方程進行計算，又得到一組新的次態(tài)和輸出值。以此類推，把全部的計算結(jié)果列成真值表的形式，就得到了狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。（3）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（StateDiagram）為了以更加形象的方式直觀地顯示出時序電路的邏輯功能，可以進一步把狀態(tài)轉(zhuǎn)換表的內(nèi)容表示成狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖的形式。將狀態(tài)轉(zhuǎn)換表表示成轉(zhuǎn)換圖時，是以小圓圈表示電路的各個狀態(tài)，圓圈中填入存儲單元的狀態(tài)值，圓圈之間用箭頭表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方向，在箭頭旁注明狀態(tài)轉(zhuǎn)換前的輸入變量取值和輸出值，輸入和輸出用斜線分開，斜線上方寫輸入值，下方寫輸出值。7.1.1時序邏輯電路概述

7.1.2時序邏輯電路基本分析方法

7.1.2時序邏輯電路基本分析方法例分析圖所示電路的邏輯功能。7.1.2時序邏輯電路基本分析方法

7.1.2時序邏輯電路基本分析方法

7.1.2時序邏輯電路基本分析方法

現(xiàn)態(tài)次態(tài)輸出00000010100101002010011030111000410000015000

7.1.2時序邏輯電路基本分析方法

步驟四電路功能。由以上分析可知：該電路為能自啟動的同步五進制加法計數(shù)器。7.1.3時序邏輯電路設(shè)計方法

7.1.3時序邏輯電路設(shè)計方法例

試設(shè)計一個同步十進制加法計數(shù)器。

7.1.3時序邏輯電路設(shè)計方法

7.1.3時序邏輯電路設(shè)計方法

7.1.3時序邏輯電路設(shè)計方法步驟五檢查能否自啟動。由于1010～1111六種狀態(tài)沒有使用，所以為無效態(tài)，合并最小項時作為約束項，因而有可能形成無效循環(huán)。將各個無效狀態(tài)依次代入狀態(tài)方程組和輸出方程進行計算，并將結(jié)果列入表?，F(xiàn)態(tài)次態(tài)進位101000110101101001110011010110101001111001110111110001

7.1.3時序邏輯電路設(shè)計方法

7.1.3時序邏輯電路設(shè)計方法步驟七電路邏輯圖。根據(jù)同步計數(shù)器的特點（輸入計數(shù)脈沖就是各個觸發(fā)器的時鐘脈沖）以及驅(qū)動方程和輸出方程，可畫出邏輯圖。7.2認識異步計數(shù)器

7.2.1異步二進制計數(shù)器

7.2.1異步二進制計數(shù)器

7.2.1異步二進制計數(shù)器

000000110010102010011301110041001015101110611011171110007.2.1異步二進制計數(shù)器（4）畫狀態(tài)圖和時序圖3位異步二進制加法計數(shù)器狀態(tài)圖、時序圖如下。時序圖狀態(tài)圖7.2.1異步二進制計數(shù)器

借位B0000111110211003101041000501106010070010800013位異步二進制減法計數(shù)器邏輯圖3位異步二進制減法計數(shù)器功能表7.2.1異步二進制計數(shù)器3位異步二進制減法計數(shù)器狀態(tài)圖3位異步二進制減法計數(shù)器時序圖

7.2.2異步十進制計數(shù)器

7.2.2異步十進制計數(shù)器

7.2.2異步十進制計數(shù)器

7.2.2異步十進制計數(shù)器

脈沖個數(shù)計數(shù)器狀態(tài)十進制數(shù)進位0000000100011020010203001130401004050101506011060701117081000809100191100000007.2.2異步十進制計數(shù)器（4）畫狀態(tài)圖和時序圖異步十進制加法計數(shù)器狀態(tài)圖、時序圖如下：異步十進制加法計數(shù)器時序圖異步十進制加法計