[所有分类]大学数字电子技术 第五章 52.ppt

* 5.2 计数器 (Counter) 5.2.1 计数器的特点和分类 一、计数器的功能及应用 1. 功能： 对时钟脉冲 CP 计数。 2. 应用： 分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲 序列、进行数字运算等。 二、计数器的特点 1. 输入信号： 计数脉冲 CP Moore 型 2. 主要组成单元： 时钟触发器 三、 计数器的分类 按数制分： 二进制计数器 十进制计数器 N 进制(任意进制)计数器 按计数 方式分： 加法计数器 减法计数器 可逆计数 (Up-Down Counter) 按触发器翻转是否同时分： 同步计数器 (Synchronous ?) 异步计数器 (Asynchronous ?) 按开关 元件分： TTL 计数器 CMOS 计数器 5.2.2 二进制计数器 计数器计数容量、长度或模的概念 计数器能够记忆输入脉冲的数目，即电路的有效状态数 M 。 3 位二进制同步加法计数器： 0000 1111 /1 4 位二进制同步加法计数器： 000 111 /1 n 位二进制同步加法计数器： 一、二进制同步计数器 1. 3位二进制同步加法计数器 (1) 结构示意框图与状态图 三位二进制同步 加法计数器 CP Carry 输入计数脉冲 送给高位的进位信号 000 001 /0 010 /0 011 /0 100 /0 101 /0 110 /0 111 /0 /1 FF2、FF1、FF0 Q2、Q1、Q0 设计方法一： 按前述设计步骤进行 （P297 ? 299） 设计方法二： 按计数规律进行级联 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 Q2Q1Q0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 C CP C = Q2n Q1n Q0n 来一个CP翻转一次 J0= K0 = 1 当Q0=1，CP到来即翻转 J1= K1 = Q0 当Q1Q0=1，CP到来即翻转 J2= K2 = Q1Q0 = T0 = T1 = T2 (2) 分析和选择触发器 J0= K0 =1 J1= K1 = Q0 J2= K2 = Q1Q0 CP 1J 1K C1 FF0 1 1J 1K C1 FF1 1J 1K C1 FF2 C Q0 Q1 Q2 Q0 Q1 Q2 串行进位 触发器 负载均匀 CP 1J 1K C1 FF0 1 1J 1K C1 FF1 1J 1K C1 FF2 C Q0 Q1 Q2 Q0 Q1 Q2 并行进位 低位触发 器负载重 (3) 用T 型触发器构成的逻辑电路图 (5) n 位二进制同步加法计数器级联规律： (4) 用T ’型触发器构成的逻辑电路图 CP 1J 1K C1 FF0 1 1J 1K C1 FF1 1J 1K C1 FF2 C Q0 Q1 Q2 Q0 Q1 Q2 1 1 B = Q2n Q1n Q0n Borrow 若用T 触发器： 2. 3 位二进制同步减法计数器 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 2 3 4 5 6 7 B Q2Q1Q0 CP — 向高位发出的借位信号 T0 = 1 T1=Q0n T2= Q1n Q0n 级联规律： CP 1J 1K C1 FF0 1 1J 1K C1 FF1 1J 1K C1 FF1 B Q0 Q1 Q2 Q0 Q1 Q2 3. 3 位二进制同步可逆计数器 (1) 单时钟输入二进制同步可逆计数器 加/减 控制端 加计数 T0 = 1、T1= Q0n、 T2 = Q1nQ0n 减计数 T0 = 1、T1= Q0n、 T2= Q1nQ0n CP Q0 1J 1K C1 FF0 1 Q0 Q2 1J 1K C1 FF2 Q2 Q1 1J 1K C1 FF1 Q1 U / D 1 1 1 1 C/B (2) 双时钟输入二进制同步可逆计数器 加计数脉冲 减计数脉冲 CP0= CPU+ CPD CP1= CPU ·Q0n + CPD · Q0n CP2= CPU · Q1n Q0n + CPD · Q1n Q0n CPU 和CPD 互相排斥 CPU = CP，CPD= 0 CPD= CP，CPU= 0 CPU Q0 1J 1K C1 FF0 1 Q0 Q2 1J 1K C1 FF2 1 Q2 Q1 1J 1K C1 FF1 1 Q1 1 1 1 CPD 4.