任务3-2 十六进制计数器

1、课程名称：电子技术与项目训练（数字电路）课程名称：电子技术与项目训练（数字电路）任务任务3-2: 十六进制计数器的设计与调试十六进制计数器的设计与调试实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组1. 1. 六进制加计数器的设计与调试六进制加计数器的设计与调试2. 2. 十六进制递加计数器的设计与调试十六进制递加计数器的设计与调试3. 3. 十六进制递减计数器的设计与调试十六进制递减计数器的设计与调试工作任务工作任务实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组能力目标能力目标n能够根据任务要求合理选用集成芯片能够根据任务要求

2、合理选用集成芯片n能够利用触发器设计二进制、非二进制计数器能够利用触发器设计二进制、非二进制计数器n能够对电路的故障现象进行分析判断并加以解决能够对电路的故障现象进行分析判断并加以解决实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组知识目标知识目标n时序逻辑电路的定义、分类时序逻辑电路的定义、分类n时序逻辑电路的分析方法时序逻辑电路的分析方法n计数器的功能、分类计数器的功能、分类n利用触发器实现计数器的方法利用触发器实现计数器的方法实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 时序逻辑电路：任一时刻的输出信号时序逻辑电路：任一

3、时刻的输出信号不仅取决于该时刻的输入信号，而且还与不仅取决于该时刻的输入信号，而且还与电路原来的状态有关。它由组合逻辑电路电路原来的状态有关。它由组合逻辑电路和存储电路组成。和存储电路组成。时序逻辑电路的组成时序逻辑电路的组成存储电路存储电路组合逻辑门电路组合逻辑门电路x1xnz1zmq1qjy1yk实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组),(njnnnmmqqqxxxfz 2121),(njnnnkkqqqxxxgy 2121),(njnnkjnjqqqyyyhq 21211逻辑关系：逻辑关系：输出方程输出方程驱动方程驱动方程状态方程状态方程存储电路

4、存储电路组合逻辑电路组合逻辑电路x1xnz1zmq1qjy1yk实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组时序逻辑电路的分类时序逻辑电路的分类1.按照触发器的触发方式按照触发器的触发方式 没有统一的时钟脉冲信号，各触没有统一的时钟脉冲信号，各触发器状态的变化发器状态的变化不是同时不是同时发生，而是发生，而是有先有后。有先有后。同步时序逻辑电路同步时序逻辑电路异步时序逻辑电路异步时序逻辑电路 所有触发器的状态变化都是在所有触发器的状态变化都是在同同一时钟一时钟信号作用下信号作用下同时同时发生的。发生的。实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院

5、电子技术与项目训练课程组CP1JC11K1JC11K1JC11K&FF1FF0FF2ZQ2Q1Q01JC11K1JC11K1JC11K&FF1FF0FF2ZCPQ2Q1Q0同步时序逻辑电路同步时序逻辑电路异步时序逻辑电路异步时序逻辑电路同一个同一个 CP不是同一个不是同一个 CP实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 输出状态仅与输出状态仅与存储电路存储电路的状态的状态 Q 有关，有关，而与输入而与输入 X 无直接关系无直接关系或或者没有单独的输出。者没有单独的输出。2.按照输出信号的特点按照输出信号的特点米里（米里（ Mealy ）型

6、）型 摩尔（摩尔（Moore）型）型 输出状态不仅与输出状态不仅与存储电路存储电路的状的状态态 Q Q 有关，有关，而且与外部而且与外部输入输入 X 也也有关。有关。实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组就是根据给定的时序逻辑电路图，就是根据给定的时序逻辑电路图，找出该时序逻辑电路在找出该时序逻辑电路在输入信号输入信号及及时钟信号时钟信号作用下，电路的状态及输作用下，电路的状态及输出的变化规律，分析出逻辑功能。出的变化规律，分析出逻辑功能。时序逻辑电路的分析时序逻辑电路的分析实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程

7、组时序逻辑电路分析方法时序逻辑电路分析方法步骤步骤 1步骤步骤 2步骤步骤 3步骤步骤 4步骤步骤 5写出写出状态状态方程方程写驱动写驱动方程、方程、时钟方时钟方程程写出次写出次态卡诺态卡诺图、输图、输出卡诺出卡诺图图写出写出输出输出方程方程状态转状态转换真值换真值表、转表、转换图、换图、波形图波形图步骤步骤 6分析分析逻辑逻辑功能功能实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组时序逻辑电路的分析时序逻辑电路的分析1.1.请仔细阅读书本例题请仔细阅读书本例题P143P143例例3.53.5；2.2.同桌二人就以下问题展开讨论：同桌二人就以下问题展开讨论： 什

8、么样的电路是同步时序逻辑电路？什么样的电路是同步时序逻辑电路？ 按什么步骤来写状态方程？按什么步骤来写状态方程？ 根据什么来画次态卡诺图？根据什么来画次态卡诺图？ 如何保证状态转换图应包含所有状态？如何保证状态转换图应包含所有状态？ 本例中本例中CPCP信号是信号是 有效的信号？（高电有效的信号？（高电平平/ /低电平低电平/ /上升沿上升沿/ /下降沿）下降沿） 在此例分析中，共有几个步骤？你觉得不易掌握在此例分析中，共有几个步骤？你觉得不易掌握的是哪一步骤？的是哪一步骤？实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组例：分析下图所示异步时序电路的逻辑功能。

9、例：分析下图所示异步时序电路的逻辑功能。解：求驱动方程解：求驱动方程1 11 2nn2110n2001 KQQJKJKQJ（摩尔型）（摩尔型）CP1JC11KFF1Q1Q11JC11KFF2& &Q2Q21JC11KFF0Q0Q0CP0CP1CP2实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组求状态方程求状态方程 CPQQQQQQQCPQQQnnn n0n1n2120n111n0n210列状态表列状态表 1 CPQKQJQnnn 1n01n11n20 n0n1n2 QQQQCPQQQ0 0 0 0 0 10 1 00 1 11 0 01 0 1

10、1 1 01 1 1000100001010000001100110实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组画状态图画状态图100Q2Q1Q0111110101011010001000逻辑功能分析逻辑功能分析分析得分析得： 该电路是一个异步五进制（模该电路是一个异步五进制（模 5 5 ）加法计）加法计数器电路，且电路具有自启动功能。数器电路，且电路具有自启动功能。实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组自启动自启动闭合回路中的闭合回路中的为为“有效状态有效状态” 当电路处于任一无当电路处于任一无效状态时，若能在时钟

11、效状态时，若能在时钟信号作用下进入有效状信号作用下进入有效状态，称该电路具有自启态，称该电路具有自启动能力；否则，该电路动能力；否则，该电路无自启动能力。无自启动能力。000000001001010010101101QQQ2 1 0100100110110011011111111闭合回路闭合回路外外的的为为“无效状态无效状态”实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组六进制加计数器的设计与调试六进制加计数器的设计与调试计数器：计数器：能够能够记忆输入脉冲个数记忆输入脉冲个数的电路称的电路称为计数器。为计数器。计数器是一个周期性的时序电路，其状态计数器是一个

12、周期性的时序电路，其状态图为图为闭合环闭合环，闭合环循环一次所需要的时，闭合环循环一次所需要的时钟脉冲的个数称为计数器的钟脉冲的个数称为计数器的模值模值M。由由n个触发器构成的计数器，其模值个触发器构成的计数器，其模值M一一般应满足般应满足2n-1M2n。实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组六进制加计数器的设计与调试六进制加计数器的设计与调试计数器有许多不同的类型：计数器有许多不同的类型： 按按时钟控制方式时钟控制方式来分，有异步、同步两大来分，有异步、同步两大类；类； 按计数过程中数值的按计数过程中数值的增减增减来分，有加法、减来分，有加法、减法、

13、可逆计数器三类；法、可逆计数器三类； 按按模值模值来分，有二进制、非二进制。来分，有二进制、非二进制。模值模值M=2n时为二进制，模值时为二进制，模值M2n时为非二进制时为非二进制十进值和任意进制计数器属于非二进制十进值和任意进制计数器属于非二进制实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组六进制加计数器的设计与调试六进制加计数器的设计与调试非二进制计数器的设计非二进制计数器的设计时序电路分析的逆过程时序电路分析的逆过程实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组时序逻辑电路的设计方法时序逻辑电路的设计方法步骤步骤 1步骤

14、步骤 2步骤步骤 3步骤步骤 4步骤步骤 5步骤步骤 6确定确定触发触发器的器的个数个数选择选择状态状态编码编码画状画状态转态转换图换图写状写状态方态方程和程和输出输出方程方程写出写出驱动驱动方程方程画逻画逻辑电辑电路图路图检查检查能否能否自启自启动动实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组用用JK触发器设计同触发器设计同步六进制加计数器步六进制加计数器设计方案参考设计方案参考 实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 确定触发器个数确定触发器个数n n （原则：（原则： ，M M是计数器的模）是计数器的模） M=

15、6M=6，故，故n=3n=3，取，取3 3个触发器个触发器用用JKJK触发器设计同步六进制加计数器触发器设计同步六进制加计数器2nM实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 选择状态编码，画出状态转换图选择状态编码，画出状态转换图 六进制加计数器有六个状态六进制加计数器有六个状态S S0 0=000,S=000,S1 1=001=001，S S2 2=010=010，S S3 3=011=011，S S4 4=100=100，S5=101S5=101，而，而110110、111111为无效状态；由为无效状态；由S S5 5SS0 0状态时，产生进位状态时

16、，产生进位C=1C=1 用用JKJK触发器设计同步六进制加计数器触发器设计同步六进制加计数器10000C0 000 010 100 111 001 010nQ3nQ2nQ1画出状态转换图画出状态转换图实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 求出状态方程、输出方程求出状态方程、输出方程用用JKJK触发器设计同步六进制加计数器触发器设计同步六进制加计数器 111nnQQ1231212nnnnnnQQ Q QQ Q1312313nnnnnnQQ Q QQ Q1nnnQJQKQ实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组用用

17、JKJK触发器设计同步六进制加计数器触发器设计同步六进制加计数器 输出方程：输出方程： 31nnCQ Q实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 写出驱动方程写出驱动方程: :231nnJQ Q用用JKJK触发器设计同步六进制加计数器触发器设计同步六进制加计数器 11J 11K 21nKQ321nnJQ Q31nKQ111nnQQ1231212nnnnnnQQ Q QQ Q1312313nnnnnnQQ Q QQ Q31nnCQ Q1nnnQJQKQ实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 根据驱动方程、输出方程画

18、出逻辑电路图根据驱动方程、输出方程画出逻辑电路图用用JKJK触发器设计同步六进制加计数器触发器设计同步六进制加计数器实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 检查能否自启动检查能否自启动 将两个无效状态将两个无效状态110110、111111分别代入状态方分别代入状态方程和输出方程，得到状态转换图如下：程和输出方程，得到状态转换图如下：用用JKJK触发器设计同步六进制加计数器触发器设计同步六进制加计数器1010000C0000010100111001010110111321nnnQ Q Q此六进制计数器可从无效状态进入有效状态，此六进制计数器可从无效状态

19、进入有效状态，故具有自启动功能故具有自启动功能实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组六进制加计数器的调试六进制加计数器的调试 操作步骤操作步骤 1 1 画出电路接线图画出电路接线图进行接线，并将进行接线，并将CPCP脉脉冲接实验箱上的单次冲接实验箱上的单次脉冲源，脉冲源， Q Q1 1、Q Q2 2、Q Q3 3分别接逻辑电平指示分别接逻辑电平指示灯灯实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 操作步骤操作步骤 2 2六进制加计数器的调试六进制加计数器的调试 依次送入单次依次送入单次脉冲观察电路输出脉冲观察电路输出

20、的逻辑电平指示灯的逻辑电平指示灯的变化，将状态转的变化，将状态转换真值表填写完整换真值表填写完整输入脉冲输入脉冲CPCPQ Q3 3 Q Q2 2 Q Q1 1实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组六进制加计数器的调试六进制加计数器的调试 操作步骤操作步骤 3 3 根据逻辑根据逻辑电平指示灯的电平指示灯的变化，画出状变化，画出状态转换图态转换图实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 操作步骤操作步骤 4 4 将计数器的将计数器的CPCP脉冲脉冲和高位输出端和高位输出端Q3Q3分别与分别与双踪示波器的两路信号双踪

21、示波器的两路信号输入端相连，观察示波输入端相连，观察示波器的波形变化，画出波器的波形变化，画出波形图形图六进制加计数器的调试六进制加计数器的调试实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组讨论交流讨论交流n利用触发器设计非二进制计数器的设计利用触发器设计非二进制计数器的设计方法、调试方法方法、调试方法实施实施目标目标资讯资讯交流交流评估评估版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组十六进制递加计数器的设计与调试十六进制递加计数器的设计与调试常规异步电路的设计思想：常规异步电路的设计思想：若是一个若是一个n位计数器有位计数器有n个触发器：个触发器：Q0，Q1，Qn，将输入脉冲，将输入脉冲CP的跳变作的跳变作为为Q0的触发信号，将的触发信号，将Q0的跳变作为的跳变作为Q1的触发信号，将的