8544815_数位逻辑电路实习(第三版).ppt

一、實習目的 1、瞭解二進制計數器的原理。 2、瞭解同步計數器、非同步計數器之差異及其使用方式。 3、瞭解N模數計數器的設計。 4、利用TTL、CMOS計數器IC設計計數器。 二、相關知識 一般計數器可分為兩種：漣波計數器(非同步計數器)與同步計數器兩種。在漣波計數器中，正反器的輸出轉變被當作是其他正反器的時脈觸發來源。 不是由共同的定時脈衝所觸發，而是由其他正反器的輸出轉變來觸發，所以也稱為非同步計數器。而在同步計數器中，所有正反器的時脈輸入CK接受共同的輸入信號。 (一) 二進位漣波計數器 (二) 二進制遞減計數器 一個反向計數的二進制計數器稱為二進制遞減計數器，在遞減計數器中，每一個計數脈衝輸入時，二進位計數即減l。 電路圖中係將前級正反器的輸出當作後級正反器的時脈輸入，如此，便可滿足向下計數的需求。 圖10-4是一種上／下數計數器(up/down counter)電路，它是以上數(up)和下數(down)兩個輸入控制計數器往上或往下計數。 (三) BCD漣波計數器 在許多應用上，常會用到除10(例如十進制)、除12(例如時鐘)、或是除5等不同模數(module)的計數器。 若要使用漣波計數器構成不同模式的計數器，則除了基本的漣波計數器之外，還需要增加一些控制電路。這個控制電路是用來使計數器計數至該模數時，強迫計數器回復至起始狀態，再重新計數。這個控制電路視使用正反器的控制輸入而定，例如PRESET和CLEAR都是正反器常用的控制輸入，前者可預置正反器的輸出為1，而後者則使正反器的輸出為0。 BCD計數器為一除10的計數器，十進制的狀態從0～9，以二進位表示則從0000至1001，其順序依照二進位方式進行。計數至1001後再回復至0000重新開始計數。亦即它是用二進位來表示十進制，所以才稱之為BCD(Binary Code to Decimal)。 1.使用(PR)控制輸入設計BCD計數器 圖10-5是一個使用JK正反器所形成的BCD漣波計數器邏輯圖及其狀態表，每個正反器的輸入J與K都接到1的信號。 2.使用(CLR)控制輸入設計BCD計數器 圖10-6是一個使用(CLR)控制輸入設計的BCD計數器之邏輯圖及其狀態表，每個正反器的輸入J與K都接到1的信號。 (四) 同步計數器 同步計數器與漣波計數器不同，同步計數器的定時脈衝同時加至全部正反器的時脈輸入CK，同時觸發所有的正反器。 漣波計數器是由一級推動另一級，至最後一級輸出，才完成狀態的變化。但每一級正反器都有傳遞延遲時間，因此，串聯越多級的漣波計數器，其傳遞延遲時間越長，當傳遞延遲時間超過脈衝間隔時間，將會產生錯誤動作。所以，漣波計數器的最大缺點就是不適用於高頻電路。 同步計數器的定時脈衝同時加至全部正反器的時脈輸入CK，同時觸發所有的正反器，使得每一級的正反器都在相同的傳遞延遲時間內完成動作，所以完成狀態變化的傳遞延遲時間短，適用於高頻電路。 (3)使用卡諾圖化簡各正反器之輸入端方程式如下： (五) 計數器IC的使用方法 7490：十進位漣波計數器 7492： 除12漣波計數器 7493： 四位元二進位漣波計數器 74160：十進位同步計數器 74161：四位元二進位同步計數器 74162：十進位同步計數器 74163：四位元二進位同步計數器 74190：上／下數十進位同步計數器(單時脈輸入) 74191：上／下數四位元二進位同步計數器(單時脈輸入) 74192：上／下數十進位同步計數器(雙時脈輸入) 74193：上／下數四位元二進位同步計數器(雙時脈輸入) 4510：BCD上數／下數同步計數器 40192：十進位上數／下數同步計數器 4518：兩組除10同步計數器，只做上數計數，無預 置功能。 4516：除16上數／下數同步計數器，可預置數值。 4520： 兩組除16同步計數器。 40193：16進位上數／下數同步計數器。 1.7490 IC 7490 IC是一顆常用計數器IC，基本上它屬於十進制計數器。 它的內部結構電路如圖10-9(a)所示，由四級的正反器所組成。其中B、C、D三級組成一個除5模數的計數器，而A正反器本身則是獨立的除2計數器。若將第12接腳正反器A的輸出接至第1腳B正反器的輸入時，則構成一個BCD計數器，其狀態表如圖10-9(b)所示。此外，它有四條控制線，分別為R0(1)、R0(2)及R9(1)、R9(2)。其功能說明如下： R0(1)、R0(2)功能：R0(1)、R0(2)同時為1時，會使得四個正反器的輸出端復置為0(reset)。亦即DCBA的輸出狀態為0000，相當於十進位的0。 R0(1)、R0(2)功能：R0(1)、R0(2)同時為1時，會使得和預置為1(preset)，而和則清除為0(