第9章计数器课件改了背景

1、计计 数数 器器点钞机，点钞机，计数器实例：计数器实例：矿泉水、啤酒等饮料生产线；矿泉水、啤酒等饮料生产线； 频率计等等。频率计等等。 数字钟，数字钟，倒计时数字牌；倒计时数字牌；知识回顾知识回顾dSdRQQJKCP计数器的功能及分类计数器的功能及分类计数器实质是累计脉冲的个数。计数器实质是累计脉冲的个数。分类分类2n进制计数器和非进制计数器和非2n进制计数器。进制计数器。如十进制、如十进制、加法计数器、加法计数器、同步计数器、同步计数器、功能功能六十进制、六十进制、 八进制等。八进制等。减法计数器、减法计数器、可逆计数器。可逆计数器。异步计数器。异步计数器。计数、计时、分频等。计数、计时、分

2、频等。计数脉冲计数脉冲CP0CP0Q0Q0J0KF0异步计数器的构成异步计数器的构成 J0=K0=1 分析步骤：分析步骤： J1=K1=1 J2=K2=1 1. 触发器的翻转条件触发器的翻转条件CP0=CPCP1=Q0CP2=Q1Q0Q1Q21Q1Q1J1KF1CP12Q2Q2J2KF2CP2F0:F1:F2:异步计数器异步计数器Q0Q1Q2CP设触发器的初态均为设触发器的初态均为02.画出各触发器的输出波形图画出各触发器的输出波形图0Q0CP0J0K2Q2Q2J2KF21Q1Q1J1KF10QF0Q0Q1Q2计数脉冲计数脉冲CP2CP1CPQ0Q1Q2CP0Q0CP0J0K2Q2Q2J2KF

3、21Q1Q1J1KF10QF0Q0Q1Q2计数脉冲计数脉冲CP2CP1CP000100010001101011111000110异步加法八进制异步加法八进制(三位二进制三位二进制) 计数器计数器 000001010011100101110111000Q0Q1Q2CP3. 完成计数功能：完成计数功能：计数功能应用计数功能应用Q0Q1Q212345687CP0QCP0J0K2Q2Q2J2KF21Q1Q1J1KF10QF0Q0Q1Q22kHZ的方的方波信号源波信号源CPCP1kHZ二分频器二分频器 500HZ四分频器四分频器 250HZ八分频器八分频器分频功能应用分频功能应用1S由脉冲频率得脉冲周期

4、，通过计数脉冲的个数来计时。由脉冲频率得脉冲周期，通过计数脉冲的个数来计时。计时功能应用计时功能应用数字钟工作原理数字钟工作原理晶振 整形分频器 标准秒信号六十进制计 数 器六十进制计 数 器二十四进制计数器 译码显示电路 译码显示电路 译码显示电路秒秒分分时时JK触发器构成三位二进制异步加法计数器触发器构成三位二进制异步加法计数器1Q1Q1J1KF1CP计数脉冲计数脉冲0Q0Q0J0KF02Q2Q2J2KF2如何用如何用JK触发器构成三位二进制异步减法计数器？触发器构成三位二进制异步减法计数器？1Q1Q1J1KF1CP计数脉冲计数脉冲0Q0Q0J0KF02Q2Q2J2KF2Q2Q1Q0三位二

5、进制异步减法计数器三位二进制异步减法计数器1Q1Q1J1KF1CP计数脉冲计数脉冲0Q0Q0J0KF02Q2Q2J2KF2Q2Q1Q0000111110101100011010001如何把加法计数器和减法计数器合起来工作，如何把加法计数器和减法计数器合起来工作，构成可逆计数器？构成可逆计数器？同步计数器同步计数器CP计数脉冲计数脉冲0Q0Q0J0K1Q1Q1J1K2Q2Q2J2KF0F1F2分析步骤：分析步骤：1.列写控制端的逻辑表达式（驱动方程）列写控制端的逻辑表达式（驱动方程）F0: J0=K0=1 来一个来一个CP 脉冲，就翻转一次；脉冲，就翻转一次；F1: J1=K1=Q0 Q0为为1

6、，再来一个，再来一个CP 脉冲，翻转一次；脉冲，翻转一次；F2: J2=K2=Q2Q1 只有当只有当Q2Q1=11, 再来脉冲，就翻转；再来脉冲，就翻转；2.画出各触发器的输出波形图画出各触发器的输出波形图Q0Q1Q2123468957CP触发器的初态均为触发器的初态均为0CP计数脉冲计数脉冲0Q0Q0J0K1Q1Q1J1K2Q2Q2J2KF0F1F2Q2Q1Q012345678CPQ0Q1Q2000001010011100101110111000经历了多少个状态形成一个循环？经历了多少个状态形成一个循环？ （8个状态或个状态或8个脉冲）个脉冲）八进制（模八器）或三位二进制八进制（模八器）或三

7、位二进制累计的计数方式是递增的累计的计数方式是递增的加法计数器加法计数器各触发器是同时触发的各触发器是同时触发的同步计数器同步计数器完整功能描述：同步加法八进制计数器完整功能描述：同步加法八进制计数器问题问题1：如何由三位二进制：如何由三位二进制同步加法计数器构成一个同步加法计数器构成一个四位二进制同步加法计数器？四位二进制同步加法计数器？需要多少个触发器？需要多少个触发器？二二 进进 制制 数数Q3 Q2 Q1 Q0计数计数脉冲脉冲十进十进制数制数0 0 0 0 0 01 0 0 0 1 12 0 0 1 0 23 0 0 1 1 34 0 1 0 0 45 0 1 0 1 56 0 1 1

8、 0 67 0 1 1 1 78 1 0 0 0 89 1 0 0 1 910 1 0 1 0 1011 1 0 1 1 1112 1 1 0 0 1213 1 1 0 1 1314 1 1 1 0 1415 1 1 1 1 1516 0 0 0 0 03Q3Q3J3KCP计数脉冲计数脉冲0Q0Q0J0K1Q1Q1J1K2Q2Q2J2KF0F1F2F33Q3Q3J3KCP计数脉冲计数脉冲0Q0Q0J0K1Q1Q1J1K2Q2Q2J2KF0F1F2F3 如果由如果由J、K触发器（外加门电路）构成同步触发器（外加门电路）构成同步 n 位二进制加法计数器，则第位二进制加法计数器，则第 i (1i n

9、 (1i n）位翻转）位翻转的条件是：的条件是：只有比第只有比第 i 位低的所有位的状态都为位低的所有位的状态都为“1”1”时，第时，第 i 位才翻转位才翻转，即，即)1 (1121niTTTTTijjiii例：同步任意进制计数器的分析例：同步任意进制计数器的分析CP计数脉冲计数脉冲0Q0Q0J0K1Q1Q1J1KF0F1各触发器的驱动方程：各触发器的驱动方程：F0: J0=1Q, K0=1F1: J1=Q0, K1=1设初始状态为设初始状态为0CP计数脉冲计数脉冲0Q0Q0J0K1Q1Q1J1KF0F11234CPQ0Q1F0: J0=1Q, K0=1F1: J1=Q0, K1=100011

10、0同步加法三进制计数器同步加法三进制计数器J0=1K0=1J1=0K0=1J0=1K0=1J1=1K0=1J1=0K0=1J1=0K0=1例：异步任意进制计数器的分析例：异步任意进制计数器的分析CP计数脉冲计数脉冲0Q0Q0J0KF01Q1Q1J1KF1各触发器的驱动方程：各触发器的驱动方程：F0: J0=2Q, K0=1F1: J1= K1=1设初始状态为设初始状态为02Q2Q2J2KF2Q2Q1Q0F2: J2= Q0Q1，K2=1时钟方程：时钟方程：CPQ0CPCP计数脉冲计数脉冲0Q0Q0J0KF01Q1Q1J1KF12Q2Q2J2KF2Q2Q1Q01234CP5F0: J0=2Q,

11、K0=1F1: J1= K1=1F2: J2= Q0Q1，K2=1Q0J0=1K0=1Q1Q0Q2J2=0K2=1J0=1K0=1J2=0K2=1J0=1K0=1J2=0K2=1J0=1K0=1J2=1K2=1J0=0K0=1J2=0K2=1000001100010011异步五进制加法计数器异步五进制加法计数器如何由上图所示的五进制计数器构成十进制计数器？如何由上图所示的五进制计数器构成十进制计数器？ 0Q0Q0J0KF01Q1Q1J1KF12Q2Q2J2KF2Q2Q1Q0CP计数脉冲计数脉冲QQJKF在五进制的低位端加上一个两状态的JK触发器来控制五进制的输入脉冲，由1052可得到十个状态循

12、环来往的十进制计数器。作业作业二二 进进 制制 数数Q3 Q2 Q1 Q0计数计数脉冲脉冲十进十进制数制数0 0 0 0 0 01 0 0 0 1 12 0 0 1 0 23 0 0 1 1 34 0 1 0 0 45 0 1 0 1 56 0 1 1 0 67 0 1 1 1 78 1 0 0 0 89 1 0 0 1 910 1 0 1 0 1011 1 0 1 1 1112 1 1 0 0 1213 1 1 0 1 1314 1 1 1 0 1415 1 1 1 1 1516 0 0 0 0 0二二 进进 制制 数数Q3 Q2 Q1 Q0计数计数脉冲脉冲十进十进制数制数0 0 0 0 0

13、 01 0 0 0 1 12 0 0 1 0 23 0 0 1 1 34 0 1 0 0 45 0 1 0 1 56 0 1 1 0 67 0 1 1 1 78 1 0 0 0 89 1 0 0 1 910 0 0 0 0 10利用四个利用四个JK触发器构成触发器构成同步十进制计数器，写同步十进制计数器，写出各触发器的驱动方程？出各触发器的驱动方程？寄存器(1) 概述概述 寄存器的功能是暂时存放参与运算的寄存器的功能是暂时存放参与运算的数据和运算结果，一个触发器可以存放一数据和运算结果，一个触发器可以存放一位二进制数，要存放多位，就得用多个触位二进制数，要存放多位，就得用多个触发器发器 寄存器

14、的分类：根据数据存放的方式寄存器的分类：根据数据存放的方式可分为串行和并行两种，根据功能分有数可分为串行和并行两种，根据功能分有数码寄存器和移位寄存器两种。码寄存器和移位寄存器两种。 数码寄存器数码寄存器功能：功能： 寄存数码和清除原有数码寄存数码和清除原有数码电路组成：电路组成： 四位四位D D触发器组成的并行输入触发器组成的并行输入并行并行输输出寄存器出寄存器寄存器(2)寄存器(3) 数码寄存器数码寄存器工作原理工作原理QD3FQD2FQD1FQD3F3Q2Q1Q0Q&第三位第四位第二位第一位CP寄存指令寄存指令DR清零清零取出指令1001CP CP 到来到来1001取指脉冲取指脉

15、冲到来后到来后1001寄存器(4) 移位寄存器移位寄存器电路组成电路组成 四位串行数码寄存器四位串行数码寄存器-用用4 4位位J-KJ-K触发触发器组成。器组成。0Q3Q2Q1QJQQK3FJQQK2FJQQK1FJQQK0F1D数码输入数码输入CP移位脉冲移位脉冲DR清零清零寄存器(5) 移位寄存器移位寄存器JQQK3FJQQK2FJQQK1FJQQK0FDCPDR1数码输入数码输入移位脉冲移位脉冲清零清零CP0Q1Q3Q2QCP寄存器中的数码寄存器中的数码移位过程移位过程 Q3Q2Q1Q000000清零清零10001左移一位左移一位20010左移二位左移二位30101左移三位左移三位410

16、11左移四位左移四位10110123QQQQ工作原理工作原理1011集成555定时器(1) 什么是集成什么是集成555555定时定时器器 555555定时器是将模拟电路和数字电路集成于一体定时器是将模拟电路和数字电路集成于一体的电子器件，的电子器件，是一种是一种多用途多用途的单片集成电路。在外部的单片集成电路。在外部配上少许阻容元件，便能构成施密特触发器、单稳态配上少许阻容元件，便能构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等电路。触发器和多谐振荡器等电路。它使用方便它使用方便, ,带负载能带负载能力较强力较强, , 目前得到了非常广泛的应用。目前得到了非常广泛的应用。目前目前555555定时

17、器的产品型号很多，但所有双极型产定时器的产品型号很多，但所有双极型产品型号最后品型号最后3 3位数码都是位数码都是555555，所有，所有CMOSCMOS产品型号最后产品型号最后4 4位数码都是位数码都是75557555。且它们的功能和外部引脚的排列。且它们的功能和外部引脚的排列完全相同。完全相同。集成555定时器(2)电路结构电路结构组成：电阻分压器，电压比较器，组成：电阻分压器，电压比较器，RS触发器，场效应管触发器，场效应管, , 输出缓冲器输出缓冲器UTRRDVDD5 Uo1QQ7 3 8 1 2 T+Uo2C2+C1 R11111111 46 DUO5 Q7 3 8 1 2 UTHT

18、+Uo2C2+C1 111111111 46 UCODUOR=5kUR2RRUR1S反相器集成555定时器(3)工作原理工作原理12345678555VCCDISCTHVCOGNDTRvoRD电电源源放放电电阈阈值值电控电控压制压制地地触触发发输输出出复复位位555定时器的外引线排列图定时器的外引线排列图集成集成555555定时器的外引线排列图如下：定时器的外引线排列图如下：UCUOUTRUTHRDVDDGND其中：其中：DDISCDISC为放电端为放电端UCO为外加控制电压端为外加控制电压端UTR为低电平触发端为低电平触发端UTH为为高电平触发端高电平触发端集成55

19、5定时器(4)工作原理工作原理当控制端当控制端5 5脚悬空时：脚悬空时：UR1=1/3V=1/3VDD DD UR2=2/3V=2/3VDDDD当控制端当控制端5 5脚接脚接ECC时：时：UR1=1/2ECC UR2=ECCRDVDD5 Uo1QQ7 3 8 1 2 T+Uo2C2+C1 R11111111 46 DUO5 Q7 3 8 1 2 UTHT+Uo2C2+C1 111111111 46 UCODUOR=5kUR2RRUR1S555定时器(5)工作原理工作原理UTH (2(2VDD/3) , ,UTR ( (VDD/3)时时R=1,S=0Q=0,T导通，导通，UO=0UTH (2(2

20、VDD/3) , ,UTR ( (VDD/3)时时R=0,S=0Qn+1=Qn, UO保持不变保持不变UTH (2 (2VDD/3) , ,UTR ( (VDD/3)时时R=0,S=1Q=1,T截止，截止，UO=1VDDRD5 Uo1Q7 3 8 1 2 T+Uo2C2+C1 R111111 46 DUO5 Q7 3 1 2 UTHT+Uo2C2+C1 1111111 46 UCODUOR=5kUR2RRUR1SG1G2UTR集成555定时器(6)功能表功能表f f f f 0 0 导通导通UTH UTR RD UO T输输 入入 输输 出出 (2(2VDD/3) ( (VDD/3) 1 保持

21、保持 保持保持 (2 (2VDD/3) ( (VDD/3) 1 0 导通导通 (2 (2VDD/3) ( (VDD/3) 1 1 截止截止 UTH， UTR两者都小于各自的参考电压时两者都小于各自的参考电压时UO=1，放电管截止，放电管截止 UTH， UTR两者都两者都大于大于各自的参考电压时各自的参考电压时UO=0，放电管，放电管导通导通UCUOUTRUTHRDVDDGND集成555定时器(7)应用应用* *用用555555定时器构成的施密特触发器定时器构成的施密特触发器 施密特触发器具有两个稳定状态，其工作施密特触发器具有两个稳定状态，其工作特点是：两个稳定状态的

22、维持与相互转换均与特点是：两个稳定状态的维持与相互转换均与输入电压的大小有关，且输出由高电平转换到输入电压的大小有关，且输出由高电平转换到低电平以及由低电平转换到高电平所需的输入低电平以及由低电平转换到高电平所需的输入触发电平是不相同的，其差值称为回差电压。触发电平是不相同的，其差值称为回差电压。由于具有回差电压，故其抗干扰能力较强。应由于具有回差电压，故其抗干扰能力较强。应用施密特触发器能将边沿变化缓慢的波形整形用施密特触发器能将边沿变化缓慢的波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。故施密特触发器常用为边沿陡峭的矩形脉冲。故施密特触发器常用于进行波形变换及脉冲波的整形。于进行波形变换及脉冲波的整形。5

23、55定时器(8)应用应用* *用用555555定时器构成的施密特触发器定时器构成的施密特触发器 1.1.电路组成电路组成2.2.工作原理工作原理173845555DuOVDD62ui0.01 Ftuotui1/3VDD2/3VDDt1t2t3t4 UTH (VDD/3) 保持保持 保持保持 UTH (2VDD/3) UTR (VDD/3) 0 导通导通UTH (2VDD/3) UTR (VDD/3) 1 截止截止 U+OuiUUOL集成555定时器(9)应用应用 当当Ui下降下降( (上升上升) )时，电路输出时，电路输出Uo改变状态时改变状态时对应的输入电压为对应的输入电压为U(U+)，两者

24、的差值称为，两者的差值称为回差回差电压电压，即，即U U= =U+U电压传输特性电压传输特性：滞后特性。：滞后特性。 3. 3. 电压传输特性电压传输特性U+=2/3VDDU-=1/3VDDtuituo1/3VDD2/3VDDuoUOH集成555定时器(10)应用应用施密特触发器的应用施密特触发器的应用波形变换波形变换DGNDUCO集成555定时器(11)应用应用施密特触发器的应用施密特触发器的应用脉冲波的整形脉冲波的整形 数字系统中的矩形脉冲在传输中经常发生波形畸变。数字系统中的矩形脉冲在传输中经常发生波形畸变。经施密特触发器整形后便可获得较理想的矩形脉冲波。经施密特触发器整形后便可获得较理

25、想的矩形脉冲波。U+U集成555定时器(12)应用应用施密特触发器的应用施密特触发器的应用脉冲波的整形脉冲波的整形 在传输的信号上出现附加噪声，经整形后仍会得在传输的信号上出现附加噪声，经整形后仍会得到较理想的矩形脉冲波。到较理想的矩形脉冲波。 集成555定时器(13)应用应用施密特触发器的应用施密特触发器的应用脉冲波鉴幅脉冲波鉴幅 将幅度不同、不规则的脉冲信号加到施密特触发器将幅度不同、不规则的脉冲信号加到施密特触发器的输入端时，能选择幅度大于的输入端时，能选择幅度大于U U+ +的脉冲信号进行输出，的脉冲信号进行输出，具有脉冲鉴幅的功能。具有脉冲鉴幅的功能。集成555定时器(14)应用应用* *用用555555定时器构成的单稳态触发器定时器构成的单稳态触发器 单稳态触发器的工作特点是：有一个单稳态触发器的工作特点是：