1、21.3 計數(shù)器 (Counter),21.3.1 計數(shù)器的特點和分類,一、計數(shù)器的功能及應(yīng)用,1. 功能：,對時鐘脈沖 CP 計數(shù)。,2. 應(yīng)用：,分頻、定時、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖和脈沖 序列、進(jìn)行數(shù)字運算等。,二、計數(shù)器的特點,1. 輸入信號：,計數(shù)脈沖 CP,Moore 型,2. 主要組成單元：,時鐘觸發(fā)器,三、 計數(shù)器的分類,按數(shù)制分：,二進(jìn)制計數(shù)器 十進(jìn)制計數(shù)器 N 進(jìn)制(任意進(jìn)制)計數(shù)器,按計數(shù) 方式分：,加法計數(shù)器 減法計數(shù)器 可逆計數(shù) (Up-Down Counter),按時鐘 控制分：,同步計數(shù)器 (Synchronous ) 異步計數(shù)器 (Asynchronous ),按開關(guān) 元件

2、分：,TTL 計數(shù)器 CMOS 計數(shù)器,21.3.2 二進(jìn)制計數(shù)器,計數(shù)器計數(shù)容量、長度或模的概念,計數(shù)器能夠記憶輸入脈沖的數(shù)目，即電路的有效狀態(tài)數(shù) M 。,3 位二進(jìn)制同步加法計數(shù)器：,0000,1111,/1,4 位二進(jìn)制同步加法計數(shù)器：,000,111,/1,n 位二進(jìn)制同步加法計數(shù)器：,一、二進(jìn)制同步計數(shù)器,(一) 3 位二進(jìn)制同步加法計數(shù)器,FF2、FF1、FF0,Q2、Q1、Q0,設(shè)計方法一：,000,/0,001,010,011,100,101,/0,/0,/0,/0,110,/0,111,/0,/1,解,選用下降沿觸發(fā)的 JK 觸發(fā)器,時鐘方程,輸出方程,狀態(tài)方程,1,0,0,

3、1,1,1,0,0,0,1,1,1,1,0,0,0,0,0,1,0,1,0,1,1,JK 觸發(fā)器特性方程,求驅(qū)動方程，得,邏輯圖,串行進(jìn)位,觸發(fā)器 負(fù)載均勻,(四) 集成二進(jìn)制同步計數(shù)器（掌握）,1. 集成 4 位二進(jìn)制同步加法計數(shù)器,引腳排列圖,邏輯功能示意圖,0 0 1 1,Q3 Q0 = 0000,同步并行置數(shù),異步清零,Q3 Q0 = D3 D0,1) 74LS161,74161功能表,D 觸發(fā)器構(gòu)成的 T 觸發(fā)器 ( D = Q )， 下降沿觸發(fā),若改用上升沿觸發(fā)的 D 觸發(fā)器？,5.2.3 十進(jìn)制計數(shù)器,（8421BCD 碼）（掌握）,一、十進(jìn)制同步計數(shù)器,(一) 十進(jìn)制同步加法計

4、數(shù)器*,狀態(tài)圖,時鐘方程,輸出方程,狀態(tài)方程,選擇下降沿、JK 觸發(fā)器,驅(qū)動方程,J0 = K0 = 1,J2 = K2 = Q1nQ0n,J3 = Q2nQ1nQ0n , K3 = Q0n,邏輯圖,檢查能否自啟動,將無效狀態(tài)1010 1111 代入狀態(tài)方程：,1010,1011,0100,1110,1111,1000,1100,1011,0100,能自啟動,(四) 集成十進(jìn)制同步計數(shù)器（*）,74160、74162,(引腳排列與74161相同),異步清零功能：,(74162 同步清零),同步置數(shù)功能：,同步計數(shù)功能：,保持功能：,進(jìn)位信號保持,進(jìn)位輸出低電平,1. 集成十進(jìn)制同步加法計數(shù)器,

5、二、十進(jìn)制異步計數(shù)器（掌握）,(三) 集成十進(jìn)制異步計數(shù)器,異步清零功能,異步置“9”功能,異步計數(shù)功能,M = 2,M = 5,M = 10,CP,CP,21.2 寄存器,寄存器是數(shù)字系統(tǒng)常用的邏輯部件，它用來存放數(shù)碼或指令等。它由觸發(fā)器和門電路組成。一個觸發(fā)器只能存放一位二進(jìn)制數(shù)，存放 n 位二進(jìn)制時，要 n個觸發(fā)器。,21.2.2 移位寄存器,不僅能寄存數(shù)碼，還有移位的功能。,所謂移位，就是每來一個移位脈沖，寄存器中所寄存的數(shù)據(jù)就向左或向右順序移動一位。,寄存數(shù)碼,1.單向移位寄存器,D,1011,1,Q,1011,1,0,1,1,J,K,F3,數(shù)據(jù)依次向左移動，稱左移寄存器，輸入方式為

6、串行輸入。,Q,Q,Q,動畫,再輸入四個移位脈沖，1011由高位至低位依次從Q3端輸出。,串行輸出方式,動畫,四位左移移位寄存器狀態(tài)表,1,2,3,1,0,1,并 行 輸 出,再繼續(xù)輸入四個移位脈沖,從Q3端串行輸出1011數(shù)碼,動畫,右移移位寄存器,5.2.4 N 進(jìn)制計數(shù)器,方法,用觸發(fā)器和門電路設(shè)計,用集成計數(shù)器構(gòu)成,清零端,置數(shù)端,(同步、異步),一、利用同步清零或置數(shù)端獲得 N 進(jìn)制計數(shù),思 路：,當(dāng) M 進(jìn)制計數(shù)到 SN 1 后使計數(shù)回到 S0 狀態(tài),2. 求歸零邏輯表達(dá)式；,1. 寫出狀態(tài) SN 1 的二進(jìn)制代碼；,3. 畫連線圖。,步 驟：,例 用4位二進(jìn)制計數(shù)器 74163

7、構(gòu)成十二進(jìn)制計數(shù)器。,解：,1.,= 1011,2. 歸零表達(dá)式：,3. 連線圖,同步清零,同步置零,二、利用異步清零或置數(shù)端獲得 N 進(jìn)制計數(shù),當(dāng)計數(shù)到 SN 時，立即產(chǎn)生清零或置數(shù)信號， 使返回 S0 狀態(tài)。（瞬間即逝）,思 路：,步 驟：,1. 寫出狀態(tài) SN 的二進(jìn)制代碼；,2. 求歸零邏輯表達(dá)式；,3. 畫連線圖。,例 用二-八-十六進(jìn)制異步計數(shù)器74197構(gòu)成十二進(jìn)制計數(shù)器。,狀態(tài)S12的作用： 產(chǎn)生歸零信號,異步清零,異步置零,(二) 計數(shù)容量的擴(kuò)展,1. 集成計數(shù)器的級聯(lián),CP,1,CO0,16 16 = 256,1 2 4 8,10 20 40 80,10 10 = 100,

8、2. 利用級聯(lián)獲得大容量 N 進(jìn)制計數(shù)器,1) 級聯(lián) N1 和 N2 進(jìn)制計數(shù)器，容量擴(kuò)展為 N1 N2,例,用 74290 構(gòu)成 六十 進(jìn)制計數(shù)器,N1= 10,N2 = 6,個位,十位,異步清零,個位芯片應(yīng)逢十進(jìn)一,60 = 6 10 = N1 N2 = N,2) 用歸零法或置數(shù)法獲得大容量的 N 進(jìn)制計數(shù)器,例 試分別用 74161 和 74162 接成六十進(jìn)制計數(shù)器。,用 SN 產(chǎn)生異步清零信號：,用 SN1 產(chǎn)生同步置數(shù)信號：,先用兩片74161構(gòu)成 256 進(jìn)制計數(shù)器,74162 同步清零，同步置數(shù)。,再用歸零法將M = 100改為N = 60進(jìn)制計數(shù)器，,即用SN1產(chǎn)生同步清零、置數(shù)信號。,先用兩片74162構(gòu)成 1010 進(jìn)制計數(shù)器，,1. 同步 清零(或置數(shù))端計數(shù)終值為 SN