同步计数器

2011-07-26 21:20:37来源: 互联网
 同步计数器
一、同步二进制计数器
1.同步二进制加法计数器
JK触发器组成的4位同步二进制加法计数器
工作原理简介。
2.同步二进制减法计数器
设计思想:
3.集成同步二进制计数器CT74LS161
逻辑功能示意图。
功能表。
4.利用反馈置数法获得N进制计数器
⑴ 计数器的置数功能
⑵ 利用反馈置数法获得N进制计数器
步骤:
① 写出计数器状态的二进制代码。
② 写出反馈归零函数。
③ 画连线图。
[例7.3.2] 试用 CT74LS161构成十进制计数器
[例7.3.3]试用CT74LS161构成十二进制计数器。
5.同步二进制加/减计数器
二、同步十进制加法计数器
三、集成同步计数器
1.集成十进制同步加法计数器CT74LS160
2.集成十进制同步加/减计数器CT74LS190
7.3.3B 利用计数器的级联获得大容量同步N进制计数器
一、级联法
同步计数器实现的方法:
两片CT74LS160级联成100进制同步加法计数器。
二、反馈归零法
两片4位二进制数加法计数器CT74LS161级联成五十进制计数器。
现代教学方法与手段:
用DLCCAI或EWB演示74LS161、74LS160、74LS190的逻辑功能

7.3.2 同步计数器
一、同步二进制计数器

1.同步二进制加法计数器
根据学生的程度,有时也可以从设计的角度,讨论同步二进制计数器的设计思想。
[同步计数器中,所有触发器的CP端是相连的,CP的每一个触发沿都会使所有的触发器状态更新。因此不能使用T′触发器。
应控制触发器的输入端,即将触发器接成T触发器。
只有当低位向高位进位时(即低位全1时再加1),令高位触发器的T=1,触发器翻转,计数加1。]

由JK触发器组成的4位同步二进制加法计数器(参见教材中图7.3.7)
用下降沿触发。下面分析它的工作原理。(巩固同步计数器的分析方法,简单介绍思路,可由学生自学详细的内容。可不写板书)

(2)列状态转换真值表。
与或式(状态方程)→真值表(状态转换真值表)。
将现态看成是输入变量,次态看成是输出函数。

 

(3)逻辑功能。十六进制计数器。

2.同步二进制减法计数器

设计思想:
[同步计数器中,所有触发器的CP端是相连的,CP的每一个触发沿都会使所有的触发器状态更新。因此不能使用T′触发器。
应控制触发器的输入端,即将触发器接成T触发器。
只有当低位向高位借位时(即低位全0时再减1),令高位触发器的T=1,触发器翻转,计数减1。]
为此,只要将二进制加法计数器的输出由Q端改为 端,便成为同步二进制减法计数器了。

3.集成同步二进制计数器CT74LS161

主要功能分析:(看功能表分析,不必写板书。)

4.利用反馈置数法获得N进制计数器

⑴ 计数器的置数功能
应先将计数起始数据预先置入计数器。
集成计数器的置数方式也有异步和同步两种。
①异步置数:与时钟脉冲CP没有任何关系,只要异步置数控制端出现置数信号,并行数据便立刻被置入。
② 同步置数:输入端获得置数信号后,只是为置数创造了条件,还需要再输入一个计数脉冲CP,计数器才能将预置数置入。
⑵ 利用反馈置数法获得N进制计数器
用 S0,S1,S2…,SN 表示输入0,1,2,…,N个计数脉冲CP时计数器的状态。
N进制计数器的计数工作状态应为N个:S0,S1,S2…,SN-1
对于异步置数:在输入第N个计数脉冲CP后,通过控制电路,利用状态 产生一个有效置数信号,送给异步置数端,使计数器返回到初始的预置数状态,即实现了N进制计数。
对于同步置数:在输入第N-1个计数脉冲CP时,利用状态 产生一个有效置数信号,送给同步置数控制端,等到输入第N个计数脉冲CP时,计数器返回到初始的预置数状态,从而实现N进制计数。

课堂讨论:实现N进计数,异步置数时状态 出现吗?

步骤:
① 写出计数器状态的二进制代码。
利用异步置数输入端获得N进制计数器时,写出 对应的二进制代码;
利用同步置数端获得 N进制计数器时,写出 对应的二进制代码。
② 写出反馈归零函数。
根据SN或SN-1写出置数端的逻辑表达式。
③ 画连线图。主要根据反馈置数函数画连线图。

[例7.3.2] 试用 CT74LS161构成十进制计数器
解:CT74LS161实现16进制,可利用其同步置数控制端来实现十进制计数。
第一种方案:设从Q3Q2Q1Q0=0000状态开始计数,取D3D2D1D0=0000。
采用置数控制端获得N进制计数器一般都从0开始计数。
(1)写出SN-1的二进制代码为

SN-1=S10-1=S9=1001
(2)写出反馈归零(置数)函数。由于计数器从0开始计数,因此,应写反馈归零函数
(7.3.4)
(3)画连线图。根据上式和置数的要求画十进制计数器的连线图,如图7.3.9(a)所示。


第二种方案:利用后10个状态0110~1111,取D3D2D1D0=0110,

反馈置数信号从进位输出端CO取得。
讨论:为什么?
取状态S15=1111,此时正好CO=1,经非门,可取代与非门。
电路如图7.3.9(b)所示。

[例7.3.3]试用CT74LS161构成十二进制计数器。
解:设从Q3Q2Q1Q0=0000状态开始计数。

(1)利用异步置0控制端 实现
① 写出S12的二进制代码S12=1100
② 写出反馈归零函数
(7.3.5)
③ 画连线图。如图7.3.10(a)所示


(2)利用同步置数控制端 实现
取D3D2D1D0=0000。
① 写出SN-1的二进制代码
S12-1=S11=1011
② 写出反馈归零置数函数
(7.3.6)
③ 画连线图。根据 的表达式画连线图,如图7.3.10(b)所示。

5.同步二进制加/减计数器

复习:JK触发器组成的二进制计数器:
如从Q端输出信号时,为加法计数器;
如从端输出信号时,则为减法计数器。
设计思想:关键是用加/减控制信号将Q端或端的输出信号加到相邻高位T触发器的T输入端上。
图7.3.11所示为三位同步二进制加/减计数器的逻辑图。

M为加/减控制信号,其值可为1,也可为0。

由图可得三个T触发器的驱动方程分别为

教材中图7.3.12所示为由JK触发器组成的8421BCD同步十进制加法计数器的逻辑图,用下降沿触发。
分析它的工作原理。(巩固同步时序电路的分析方法,可由学生自学)
逻辑功能:与异步十进制计数器相同。

三、集成同步计数器

1.集成十进制同步加法计数器CT74LS160
逻辑功能示意图。与CT74LS161基本相同,只是型号不一样。
功能表。与CT74LS161完全相同。
主要功能。与CT74LS161基本相同,只是实现十进制计数。
进位输出信号CO=CTT Q3Q0=Q3Q0


[例7.3.4] 试用CT74LS160构成七进制计数器。
解:利用同步置数控制端归零。
(1)写出SN-1的二进制代码
SN-1=S7-1=S6=0110
(2)写出反馈归零(置数)函数。设计数器从0开始计数,为此,应取D3D2D1D0=0000,故(7.3.11)

(3)画连线图。根据式(7.3.11)和置数的要求画连线图,如图7.3.14所示。

课后思考题:利用CT74LS160的异步置0控制端 构成七进制计数器。

2.集成十进制同步加/减计数器CT74LS190


⑶ 主要逻辑功能。(根据功能表分析,不用写板书)

7.3.3B 利用计数器的级联获得大容量同步N进制计数器
一、级联法

计数器的级联是将多个集成计数器(如M1进制、M2进制)串接起来,以获得计数容量更大的N(=M1×M2)进制计数器。

一般集成计数器都设有级联用的输入端和输出端。
同步计数器实现的方法:
低位的进位信号→高位的保持功能控制端(相当于触发器的T端)
有进位时,高位计数功能;无进位时,高位保持功能。

两片CT74LS160级联成100进制同步加法计数器。
由图可看出:低位片CT74LS160(1)在计到9以前,其进位输出CO=Q3Q0=0,高位片CT74LS160(2)的CTT=0,保持原状态不变。当低位片计到9时,其输出CO=1,即高位片的CTT=1,这时,高位片才能接收CP端输入的计数脉冲。所以,输入第10个计数脉冲时,低位片回到0状态,同时使高位片加1。

二、反馈归零法

两片4位二进制数加法计数器CT74LS161级联成五十进制计数器。

现代教学方法与手段:用DLCCAI或EWB演示74LS161、74LS160、74LS190的逻辑功能

关键字:计数器

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0726/article_11111.html
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