任務(wù)4.4分頻器的設(shè)計仿真與裝調(diào)數(shù)字信號分頻原理數(shù)字系統(tǒng)常用復(fù)位電路目錄分頻器的設(shè)計項目4小結(jié)一、數(shù)字信號分頻原理數(shù)字信號的N分頻是指將原信號頻率降低為原來的N分之一。實現(xiàn)分頻功能的電路稱為分頻器。

觸發(fā)器可以用作最基本的分頻器。概念一、數(shù)字信號分頻原理

CP下降沿觸發(fā)的一位T’觸發(fā)器可進行數(shù)字信號的2分頻，它的輸出Q就是輸入時鐘CP的2分頻信號，分析過程和時序圖如下。T’觸發(fā)器的特性方程是：Qn+1=Qn（CP下降沿有效）也就是說，CP每個周期到來，T’觸發(fā)器輸出Q信號翻轉(zhuǎn)一次。CP每兩個周期，T’觸發(fā)器的輸出Q就完成一個周期所需的兩次翻轉(zhuǎn)，完整地變化了一次。即CP兩個周期對應(yīng)Q的一個周期，則Q的頻率是CP頻率的二分之一。原理分析_一、數(shù)字信號分頻原理將T’觸發(fā)器串接，預(yù)分頻數(shù)字信號作為第一位T’觸發(fā)器的時鐘CP0，第一位T’觸發(fā)器的輸出Q作為第二位T’觸發(fā)器的時鐘，以此類推，總是使前一觸發(fā)器的Q作為后一觸發(fā)器的時鐘信號，每個觸發(fā)器實現(xiàn)2分頻。設(shè)共使用M位T’觸發(fā)器，則最末位觸發(fā)器輸出QM-1的頻率和CP0頻率關(guān)系為：結(jié)論二、數(shù)字系統(tǒng)中常用的復(fù)位電路上電復(fù)位是指接通電源后的一定時間內(nèi)（單位通常是毫秒ms或微秒μs），系統(tǒng)或模塊自動執(zhí)行復(fù)位操作。上電復(fù)位電路通常利用電容器的充電過程來實現(xiàn)，其輸出送往系統(tǒng)或模塊的復(fù)位控制端。1、上電復(fù)位電路輸出OUT在接通電源時為低電平，充電完成時為高電平，適用于復(fù)位控制端低電平有效的場合。接通電源的瞬間，復(fù)位電路輸出端OUT輸出高電平。充電結(jié)束時OUT輸出低電平。適用于復(fù)位控制端高電平有效的場合。二、數(shù)字系統(tǒng)中常用的復(fù)位電路手動復(fù)位是指系統(tǒng)或模塊運行過程中的任意時刻，通過按動復(fù)位按鍵開關(guān)，使其執(zhí)行復(fù)位操作。

手動復(fù)位電路一般是在上電復(fù)位電路的基礎(chǔ)上，在電容器兩端并聯(lián)自動復(fù)位按鈕開關(guān)，通過按下開關(guān)使電容器快速放電，從而改變系統(tǒng)或模塊復(fù)位控制端的電平。2、手動復(fù)位電路三、分頻器的設(shè)計用觸發(fā)器設(shè)計電路，將一個頻率為4KHz的方波信號進行16分頻，輸出頻率為250Hz的方波信號。電路同時具備上電復(fù)位和手動復(fù)位功能。選用觸發(fā)器IC設(shè)計滿足上述功能的電路，在Proteus中完成電路圖繪制、仿真運行，并完成實際電路的裝調(diào)。設(shè)計要求三、分頻器的設(shè)計先選用常用觸發(fā)器IC構(gòu)成T’觸發(fā)器，再由4個T’觸發(fā)器串接，即可對輸入進行4次二分頻，即16分頻。實踐中常用的邊沿觸發(fā)器IC有下降沿觸發(fā)雙JK觸發(fā)器74LS112和上升沿觸發(fā)雙D觸發(fā)器74LS74。在此選用74LS112，其特性方程：

Qn+1=JQn+KQn

（CP下降沿有效）根據(jù)觸發(fā)器功能轉(zhuǎn)換原理，令J=K=1，特性方程變?yōu)?/p>

Qn+1=Qn（CP下降沿有效）JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成了T’觸發(fā)器。1.選用觸發(fā)器IC構(gòu)成T’觸發(fā)器三、分頻器的設(shè)計本任務(wù)M=4，將4位T’觸發(fā)器串接實現(xiàn)16分頻，需采用兩片74LS112。2.16分頻原理三、分頻器的設(shè)計

74LS112中每個JK觸發(fā)器都各有一個異步清零（復(fù)位）端

和一個異步置1（置位）端，其中異步清零端可用來進行分頻器的復(fù)位。由于它們是低電平有效，故選用上電復(fù)位電路，并在電容兩端并聯(lián)按鈕開關(guān)，同時實現(xiàn)手動復(fù)位。3.復(fù)位電路設(shè)計三、分頻器的設(shè)計4.在Proteus中繪圖及仿真運行在Proteus中繪制的16分頻電路圖三、分頻器的設(shè)計4.在Proteus中繪圖及仿真運行16分頻虛擬示波器顯示項目4小結(jié)觸發(fā)器具備存儲記憶功能，是時序邏輯電路的基本組成單元。它是一種雙穩(wěn)態(tài)數(shù)字電路，1位觸發(fā)器能夠存儲1位二進制數(shù)，即0和1。按照邏輯功能不同，常用的觸發(fā)器有RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器、T觸發(fā)器和T’觸發(fā)器，其中JK觸發(fā)器和D觸發(fā)器沒有禁用狀態(tài)，又可以方便地轉(zhuǎn)換成其他功能的觸發(fā)器。要掌握每種功能觸發(fā)器的特性方程和特性表。項目4小結(jié)按照結(jié)構(gòu)不同，觸發(fā)器分為基本觸發(fā)器、同步觸發(fā)器、主從觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器。其中基本觸發(fā)器不受時鐘信號CP的控制。CP在控制其他三種結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器時，同步觸發(fā)器是在CP=1或CP=0的持續(xù)時間內(nèi)打開接收輸入信號，稱為電平觸發(fā)。主從和邊沿觸發(fā)器只在CP的上