電工技術(shù)電子技術(shù)-清華-33.ppt

1、2020/8/20,電工電子技術(shù),第33講,第14章 時(shí)序邏輯電路,14.3 計(jì)數(shù)器,14.1 觸發(fā)器 14.1.3 J-K觸發(fā)器,2020/8/20,電工電子技術(shù),1. 維持阻塞型J-K觸發(fā)器（邊沿觸發(fā)） 類型及符號(hào),有2種類型:,CP上升沿觸發(fā),CP下降沿觸發(fā),14.1.3 J-K觸發(fā)器,2020/8/20,電工電子技術(shù),維持阻塞型J-K觸發(fā)器 (續(xù)),R復(fù)位端 S置位端 R=0,S=1時(shí)Q=0 R=1,S=0時(shí)Q=1 正常工作時(shí) R=1,S=1,R、S端功能,CP下降沿觸發(fā)的J-K觸發(fā)器的R、S功能相同,2020/8/20,電工電子技術(shù),J、K控制端的功能,CP上升沿觸發(fā),維持阻塞型J-

2、K觸發(fā)器(續(xù)),CP 下降沿觸發(fā)的J-K觸發(fā)器J、K功能相同，只是在CP下降沿觸發(fā),2020/8/20,電工電子技術(shù),用J-K觸發(fā)器構(gòu)成2分頻器,當(dāng)JK=11時(shí)，在CP上升沿翻轉(zhuǎn),FQ = FCP/2,RS,JK甩空或通過(guò) 4.7k的電阻接高電平,2020/8/20,電工電子技術(shù),2個(gè)2分頻器級(jí)聯(lián)組成4分頻器,F2Q = FCP/4,2020/8/20,電工電子技術(shù),當(dāng)JK=11時(shí)，在CP下降沿翻轉(zhuǎn),用CP下降沿觸發(fā)的J-K觸發(fā)器構(gòu)成2分頻器,2020/8/20,電工電子技術(shù),2. 主從型J-K觸發(fā)器,符號(hào),在CP上升沿時(shí),接收J(rèn)、K 信息,Q不變化,在CP下降沿時(shí),根據(jù)接收 到的J、K信息，

3、Q變化,2020/8/20,電工電子技術(shù),主從型JK觸發(fā)器工作波形圖舉例,置1,清0,翻轉(zhuǎn),翻轉(zhuǎn),接收J(rèn)K 信號(hào),Q狀態(tài) 轉(zhuǎn)變,2020/8/20,電工電子技術(shù),有多個(gè)J、K控制端的J-K觸發(fā)器,2020/8/20,電工電子技術(shù),觸發(fā)器課堂練習(xí),題目:時(shí)鐘CP及輸入信號(hào)D 的波形如圖所示,試畫(huà) 出各觸發(fā)器輸出端Q的波形,設(shè)各輸出端Q的 初始狀態(tài)=0.,2020/8/20,電工電子技術(shù),觸發(fā)器課堂練習(xí)(續(xù)),維-阻型J-K觸發(fā)器,主從型J-K觸發(fā)器,2020/8/20,電工電子技術(shù),14. 3計(jì)數(shù)器,14.3.1 二進(jìn)制計(jì)數(shù)器,二進(jìn)制數(shù): 用0和1兩個(gè)數(shù)字表示, 加1計(jì)數(shù),逢2進(jìn)1,2020/8

4、/20,電工電子技術(shù),二進(jìn)制數(shù),4位二進(jìn)制數(shù): Q3 Q2 Q1 Q0,位數(shù): 3 2 1 0,8 4 2 1,相當(dāng)于十進(jìn)制數(shù): 8Q3+4Q2+2Q1+1Q0,例: Q3Q2Q1Q0=1010B =81+4 0+2 1+1 0 =10D,2020/8/20,電工電子技術(shù),4位二進(jìn)制表示的最大數(shù)為: 1111B=8+4+2+1=15D=,8位二進(jìn)制表示的最大數(shù)為: 11111111B=,16位二進(jìn)制表示的最大數(shù)為:,二進(jìn)制數(shù)所表示數(shù)的范圍:,2020/8/20,電工電子技術(shù),4位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表,要求: 每來(lái)一個(gè)CP,計(jì)數(shù)器加1,2020/8/20,電工電子技術(shù),1. 異步二進(jìn)制加法

5、計(jì)數(shù)器,用觸發(fā)器組成計(jì)數(shù)器,CP上升沿觸發(fā),例: 用維阻型J-K觸發(fā)器組成異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器,由JK=11控制觸發(fā)器 翻轉(zhuǎn)計(jì)數(shù),2020/8/20,電工電子技術(shù),用4個(gè)維阻型J-K觸發(fā)器組成 4位異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器,清0脈沖,進(jìn)位脈沖,2020/8/20,電工電子技術(shù),4位異步二進(jìn)制加法 計(jì)數(shù)器時(shí)序圖,異步: 各觸發(fā)器不同時(shí)翻轉(zhuǎn), 從低位到高位依次翻轉(zhuǎn),CP的上升沿 Q0翻轉(zhuǎn),2020/8/20,電工電子技術(shù),4位異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表,每16 個(gè)CP 循環(huán)一周,2020/8/20,電工電子技術(shù),2. 同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器,同步: 每個(gè)觸發(fā)器都用同一個(gè)CP觸發(fā)，要翻轉(zhuǎn)時(shí)同時(shí) 翻轉(zhuǎn),

6、設(shè)計(jì)方法: 用低位的Q控制高位的J、K， 決定其翻轉(zhuǎn)還是不翻轉(zhuǎn)。 JK00時(shí)，不翻轉(zhuǎn)(保持原狀) JK11時(shí)，翻轉(zhuǎn),2020/8/20,電工電子技術(shù),分析狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，找出控制規(guī)律：,(1) Q0的翻轉(zhuǎn)： 每來(lái)一個(gè)CP，Q0翻轉(zhuǎn) 一次,(2) Q1的翻轉(zhuǎn): Q0=1時(shí),再來(lái)一個(gè)CP , Q1翻轉(zhuǎn)一次,(3) Q2的翻轉(zhuǎn): Q1Q0=11時(shí),再來(lái)一個(gè) CP,Q2翻轉(zhuǎn)一次,(4) Q3的翻轉(zhuǎn): Q2Q1Q0=111時(shí),再來(lái)一個(gè)CP,Q3翻轉(zhuǎn)一次,2020/8/20,電工電子技術(shù),同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì),用維阻型J-K觸發(fā)器,(1) Q0的翻轉(zhuǎn)： 每來(lái)一個(gè)CP，Q0翻轉(zhuǎn) 一次,(2) Q1的翻轉(zhuǎn):

7、Q0=1時(shí),再來(lái)一個(gè)CP , Q1翻轉(zhuǎn)一次,(3) Q2的翻轉(zhuǎn): Q1Q0=11時(shí),再來(lái)一個(gè) CP,Q2翻轉(zhuǎn)一次,JK=11,J,K=Q0,J,K=(Q1Q0),(4) Q3的翻轉(zhuǎn): Q2Q1Q0=111時(shí),再來(lái)一個(gè)CP,Q3翻轉(zhuǎn)一次,J,K=(Q2Q1Q0),2020/8/20,電工電子技術(shù),同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器,同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的波形圖 與異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的畫(huà)法 相同,狀態(tài)轉(zhuǎn)換表也相同，但是.,波形圖,2020/8/20,電工電子技術(shù),4位同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器,時(shí)序圖,而異步計(jì)數(shù)器各觸發(fā)器 翻轉(zhuǎn)時(shí)刻不同,低位的領(lǐng)先, 高位的遲后,延遲時(shí)間為 納秒(ns)級(jí),2020/8/20,電工

8、電子技術(shù),十進(jìn)制數(shù)用09十個(gè)數(shù)字表示,而 數(shù)字電路中使用二進(jìn)制,所以須用 二進(jìn)制數(shù)給十進(jìn)制數(shù)編碼,14.3.2 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,編碼方法: 用4位二進(jìn)制數(shù)表示1位十進(jìn)制數(shù), 稱為二十進(jìn)制編碼, 又稱BCD碼 ( BCDBinary Coded Decimal ) 二進(jìn)制數(shù)用8421碼,十進(jìn)制數(shù): 用0 9 共十個(gè)數(shù)字表示 所以,用十個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)表示09,2020/8/20,電工電子技術(shù),十進(jìn)制數(shù)的編碼方法,例: 3位十進(jìn)制數(shù): 100, 用BCD碼表示,1,0,0,2020/8/20,電工電子技術(shù),異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì) (用下降沿觸發(fā)的維阻型J-K觸發(fā)器),2020/8/20,電工電子技術(shù)

9、,異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì) (用下降沿觸發(fā)的維阻型J-K觸發(fā)器),分析狀態(tài)轉(zhuǎn)換表,找出JK控制規(guī)律:,10 1 0 1 0,Q2Q1=00時(shí),Q3被清成0,2020/8/20,電工電子技術(shù),異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì) (用下降沿觸發(fā)的維阻型J-K觸發(fā)器),2020/8/20,電工電子技術(shù),2020/8/20,電工電子技術(shù),十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表,每10個(gè)CP循環(huán)一周,2020/8/20,電工電子技術(shù),異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器,Q3由1變成0時(shí)，向十位數(shù)送一個(gè)進(jìn)位脈沖， 使十位數(shù)計(jì)一個(gè)數(shù)，同時(shí)個(gè)位數(shù)全變成0000,2020/8/20,電工電子技術(shù),14.3.4 數(shù)字集成電路計(jì)數(shù)器,常用數(shù)字集成電路

10、計(jì)數(shù)器芯片舉例:,74LS160 4位同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，直接清除 74LS161 4位同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，直接清除 74LS162 4位同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，同步清除 74LS163 4位同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，同步清除,74LS190 4位同步十進(jìn)制加/減法計(jì)數(shù)器 74LS191 4位同步二進(jìn)制加/減法計(jì)數(shù)器 74LS192 4位同步十進(jìn)制加/減法計(jì)數(shù)器，帶清除 74LS193 4位同步二進(jìn)制加/減法計(jì)數(shù)器，帶清除,2020/8/20,電工電子技術(shù),1. 集成計(jì)數(shù)器74LS90 (國(guó)產(chǎn)T4290)的邏輯結(jié)構(gòu)及功能,74LS902分頻和5分頻的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,時(shí)鐘,輸出,控制信號(hào),(下降沿觸

11、發(fā)),一位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器,三位五進(jìn)制計(jì)數(shù)器,2020/8/20,電工電子技術(shù),74LS90的功能（計(jì)數(shù)功能）,2分頻器,(二進(jìn)制計(jì)數(shù)器),(五進(jìn)制計(jì)數(shù)器),5分頻器,2020/8/20,電工電子技術(shù),74LS90的功能(置9端、清0端的功能）,2020/8/20,電工電子技術(shù),2. 由74LS90構(gòu)成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器,(1)用一片74LS90組成BCD碼異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)換狀態(tài)表如下:,2020/8/20,電工電子技術(shù),用74LS90組成的異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 轉(zhuǎn)換狀態(tài)表,每一個(gè)CPA的下降沿,QA翻轉(zhuǎn)一次,每一個(gè)QA的下降沿(10),QB翻轉(zhuǎn)一次,2020/8/20,電工電子技術(shù),(2) 用一

12、片74LS90組成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器,CP,進(jìn)位脈沖,計(jì)數(shù)脈沖,當(dāng)QCQB=11時(shí),將輸出清0,先接成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,2020/8/20,電工電子技術(shù),(2) 用一片74LS90組成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器（續(xù)）,波形圖,2020/8/20,電工電子技術(shù),總結(jié): 用一片74LS90設(shè)計(jì)N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的一般方法,第N個(gè)CP脈沖后,由輸出端的“1”去控制清0端 R0(1)、R0(2),將輸出端全部清0,練習(xí)1: 下圖是幾進(jìn)制計(jì)數(shù)器?,答: 8進(jìn)制,輸出端狀態(tài)的變化范圍: 00000111,2020/8/20,電工電子技術(shù),練習(xí)2: 下圖是幾進(jìn)制計(jì)數(shù)器?,答: 7進(jìn)制,2020/8/20,電工電子技術(shù),練習(xí)3: 九進(jìn)制計(jì)

13、數(shù)器如何設(shè)計(jì)?,第9個(gè)CP脈沖后,QDQCQBQA=1001時(shí), 用QD 和QA的1去R0(1)、 R0(2)將輸出清0,2020/8/20,電工電子技術(shù),用一片74LS90設(shè)計(jì)九進(jìn)制計(jì)數(shù)器,2020/8/20,電工電子技術(shù),(3) 用2片74LS90組成100進(jìn)制計(jì)數(shù)器,方法: 用2個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián),框圖如下:,CP,計(jì)數(shù)脈沖,個(gè)位向十位的進(jìn)位脈沖,個(gè)位,十位,詳細(xì)電路圖如下:,2020/8/20,電工電子技術(shù),十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,用2片74LS90組成100進(jìn)制計(jì)數(shù)器,100進(jìn)制計(jì)數(shù)器,計(jì)數(shù)范圍: 0099,十位,個(gè)位,2020/8/20,電工電子技術(shù),(4) 用2片74LS90

14、組成24進(jìn)制計(jì)數(shù)器,即用十位的QB 和個(gè)位的QC送R0(1) 和 R0(2)， 這樣，計(jì)數(shù)范圍變?yōu)?0023，即24進(jìn)制 計(jì)數(shù)器,2020/8/20,電工電子技術(shù),用2片74LS90組成24進(jìn)制計(jì)數(shù)器,計(jì)數(shù)范圍為 0023,R0（1）、R0（2）同時(shí)為1，輸出 清0,先接成100進(jìn)制計(jì)數(shù)器,2020/8/20,電工電子技術(shù),(5) 用2片74LS90組成37進(jìn)制計(jì)數(shù)器,2020/8/20,電工電子技術(shù),用2片74LS90組成37進(jìn)制計(jì)數(shù)器,計(jì)數(shù)范圍為 0036，即37進(jìn)制計(jì)數(shù)器,2020/8/20,電工電子技術(shù),問(wèn)題: 1.如何用2片74LS90組成 1099任意進(jìn)制的計(jì)數(shù)器? 2.如何用3片74LS90組成 100999任意進(jìn)制的計(jì)數(shù)器?,2020/8/20,電工電子技術(shù),1.電子表電路,CP為秒脈沖(周期為1秒),秒顯示 0059秒,分顯示 0059分,小時(shí)顯示 0023小時(shí),顯示譯碼器,數(shù)碼管,74LS90計(jì)數(shù)器,14.3.5計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例,2020/8/20,電工電子技術(shù),CP秒脈沖的產(chǎn)生,由D觸發(fā)器構(gòu)成的2分頻