数字电路第章常见时序逻辑电路计数器

数字电路第章常见时序逻辑电路计数器本章主要内容6、1概述

6、2时序逻辑电路得分析方法

6、3若干常用得时序逻辑电路

6、4时序逻辑电路得设计方法6、5时序逻辑电路中得竞争-冒险现象寄存器计数器同步计数器(十六进制、十进制)任意进制计数器得构成方法移位寄存器型计数器§6、3若干常用得时序逻辑电路回顾:同步十进制计数器74160CLK:时钟信号Q0-Q3:计数状态C:进位输出信号D0-D3:预置数输入端LD':预置数控制端R'D:异步复位端EP/ET:工作状态控制端CLKR'DLD'EPET工作状态×0×××置0(异步)

10××预置数(同步)×1101保持(包括C)×11×0保持(C=0)

1111计数回顾:同步十进制计数器74160三、任意进制计数器得构成方法

目前常见得计数器芯片有十进制、十六进制、七进制等。

需要其她任意M进制得计数器时,只能用已有得N进制芯片,经过外电路得连接实现。分两种情况进行说明:N>MN<M例:十进制

六进制构造思路:在N进制计数器得顺序计数过程中,设法跳过N－M个状态。具体方法:置零法(复位法)置数法(置位法)1、N>M得情况(1)置零法1、N>M得情况适用于有置零端得计数器、

如:具有异步复位端得同步十进制加法计数器74160,十六进制计数器74161工作原理:设原有计数器状态从S0

SN-1、当电路进入SM后,将SM状态译码,产生一个置零信号加到计数器得异步置零端、由于就是异步置零,因此,SM状态不稳定。CLKR'DLD'EPET工作状态×0×××置0(异步)

10××预置数(同步)×1101保持(包括C)×11×0保持(C=0)

1111计数例:采用置零法将74160接成六进制计数器解:74160得状态转换表以及功能表如下图:电路一旦进入Q3Q2Q1Q0=0110后,设法产生一个置零信号加到计数器得异步置零端、R‘D=(Q’3Q2Q1Q‘0)’在0000-0110七个状态中,只有0110满足Q2Q1=11

,因此:R‘D=(Q2Q1)'R‘D=(Q’3Q2Q1Q‘0)'R‘D=(Q2Q1)'电路(1)

电路(2)

说明:

1、电路得EP=ET=LD‘=1

2、输入D0-D3悬空即可;

3、电路状态没有1001,因此进位输出始终C=0。说明:

1、由于异步置零,因此状态0110会在电路状态中瞬间出现,

不就是稳定状态。

2、置零信号R‘D随计数器被置为0而立即消失;复位脉冲过

窄。如果4个触发器复位速度不同,R’D=0已经消失,导致

电路误操作。电路(1)

对应得状态图

74160的状态图

克服了复位脉冲过窄得缺点!

与非门G2与G3组成SR锁存器,当第6个CLK

到时,电路进入

0110状态,与非门G1输出低电平,S‘R’=01,将SR锁存器置1。

低电平Q'立即将计数器置零。S'R'

此时,G1输出得低电平消失,S‘R’=11,锁存器状态保持(Q'=0)、

直到CLK=0以后,S‘R’=10,锁存器状态被置为0,Q'=1、

将锁存器Q端作为进位输出,其宽度与CLK高电平宽度相同。改进电路:大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静(2)置数法1、N>M得情况适用于有预置数端得计数器、

如:具有同步预置数十进制计数器74160,十六进制计数器74161、工作原理:通过给计数器重复置入某个数值得方法跳越N-M个状态;预置数D0-D3=0000、当电路进入SM-1后,将SM-1译码,产生一个低电平信号加到计数器得预置位端LD‘,待下一个时钟信号到来时,才将置入得预置数0000置入计数器中。稳定状态中包含SM-1。(2)置数法1、N>M得情况需要说明得就是:置数操作可以在电路得任何一个状态进行;对于M进制计数器:只要就是M个状态进行循环,就称为M进制计数器;因此与取哪M个状态作为有效状态无关。CLKR'DLD'EPET工作状态×0×××置0(异步)

10××预置数(同步)×1101保持(包括C)×11×0保持(C=0)

1111计数例:采用置位法将74160接成六进制计数器解:74160得状态转换表以及功能表如下图:设定预置数D0-D3=0000;电路一旦进入Q3Q2Q1Q0=0101后,设法产生一个低电平信号加到计数器得预置位端、LD‘=(Q’3Q2Q‘1Q0)’

在0000-0101中,只有0101满足Q2Q0=11:LD‘=(Q2Q0)'LD‘=(Q’3Q2Q‘1Q0)'LD‘=(Q2Q0)'说明:

1、电路得EP=ET=LD‘=1

2、输入D0-D3=0000;

3、电路状态没有1001,因此进位输出始终C=0。说明:

1、由于就是同步预置数,因此状态0101就是稳定状态。

2、避免“异步置零法”中复位脉冲过窄出现得可靠性不高缺陷。

3、进位输出信号C始终等于0;74160的状态图

电路(1)

对应的状态图

为了避免进位信号C取不到1问题:

改进电路:在电路状态中包含状态1001。电路(3)

电路(3)

对应得状态图

思路1:预置状态10010010思路2:选用0100

1001作为6进制得状态;

电路(4)

电路(4)

对应得状态图

具体方法:将0100作为预置数,当计数器计到最大值1001时,进位输出信号C反相后接至LD'作为预置数得控制信号;①M=N1×N2先用前面得方法分别接成N1和N2两个计数器。N1和N2间得连接有两种方式:a、并行进位方式:用同一个CLK,低位片得进位输出作为高位片得工作状态控制信号(如74160得EP和ET)b、串行进位方式:低位片得进位输出作为高位片得CLK,两片始终同时处于计数状态。2、N<M得情况例:用两片74160接成一百进制计数器解:(1)采用并行进位法低位片高位片说明:当低位片(1)始终处于计数工作状态;低位片(1)计数到1001时,C1=1;下一个时钟信号到达后高位片(2)为计数状态,计入0001,而片(1)计成0000,C1=0。C1例:用两片74160接成一百进制计数器解:(2)采用串行进位法(异步工作)低位片高位片说明:当两片74160得EP=ET=1,始终处于计数工作状态;低位片(1)计数到1001时,C1=1,经反相后使得CLK2=0、下一个时钟信号到达后,低位片(1)计成0000,C1=0,经反相后CLK2

出现上升沿,高位片(2)计入0001。思考:对于M=N1×N2得情况,若M得分解方法不唯一,例如:M=36时,N1=N2=6？N1=9,N2=4？N1=4,N2=9？……②

如果M不可以分解a、整体置零:首先将两片N进制计数器按照最简单方式接成一个大于M进制得计数器,然后采用置零法,将两片N进制计数器同时置零。b、整体置数:首先将两片N进制计数器按照最简单方式接成一个大于M进制得计数器,然后采用置数法,将两片N进制计数器同时置入