數(shù)字電子技術ch7

1、1河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-141第七章第七章 常用時序邏輯功能器件常用時序邏輯功能器件7.1 計數(shù)器計數(shù)器7.2 寄存器和移位寄存器寄存器和移位寄存器2河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1427.1 計計 數(shù)數(shù) 器器1、概念、概念（3）計數(shù)器除了完成計數(shù)功能外，還可用于實）計數(shù)器除了完成計數(shù)功能外，還可用于實現(xiàn)定時、分頻、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖等特定功能。現(xiàn)定時、分頻、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖等特定功能。2、特點：、特點：（1）時鐘脈沖即為計數(shù)脈沖。）時鐘脈沖即為計數(shù)脈沖。（2）實現(xiàn)指定計數(shù)范圍內(nèi)計數(shù)所需要的狀態(tài)數(shù)目）實現(xiàn)指定計數(shù)范圍內(nèi)計數(shù)所需要的狀態(tài)數(shù)

2、目 稱為計數(shù)器的稱為計數(shù)器的模模 計數(shù)器是一種用來對輸入脈沖進行計數(shù)的時計數(shù)器是一種用來對輸入脈沖進行計數(shù)的時序邏輯電路。序邏輯電路。3河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1433、計數(shù)器的分類、計數(shù)器的分類按工作方式分：按工作方式分： 同步計數(shù)器和異步計數(shù)器。同步計數(shù)器和異步計數(shù)器。按功能分：按功能分： 加法計數(shù)器、減法計數(shù)器和可逆計數(shù)器。加法計數(shù)器、減法計數(shù)器和可逆計數(shù)器。按計數(shù)器的計數(shù)容量按計數(shù)器的計數(shù)容量( (或稱模數(shù)或稱模數(shù)) )來分：來分： 如二進制計數(shù)器、十進制計數(shù)器、二如二進制計數(shù)器、十進制計數(shù)器、二 十十進制計數(shù)器等等。進制計數(shù)器等等。4河北工程大學

3、信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-144 在數(shù)字電路中，能夠記憶輸入脈沖個數(shù)的電路稱在數(shù)字電路中，能夠記憶輸入脈沖個數(shù)的電路稱為計數(shù)器。為計數(shù)器。計計數(shù)數(shù)器器二進制計數(shù)器二進制計數(shù)器十進制計數(shù)器十進制計數(shù)器N N 進制計數(shù)器進制計數(shù)器加法計數(shù)器加法計數(shù)器同步計數(shù)器同步計數(shù)器異步計數(shù)器異步計數(shù)器減法計數(shù)器減法計數(shù)器可逆計數(shù)器可逆計數(shù)器二進制計數(shù)器二進制計數(shù)器十進制計數(shù)器十進制計數(shù)器N N 進制計數(shù)器進制計數(shù)器5河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-145計數(shù)器的計數(shù)器的分析分析計數(shù)器的計數(shù)器的設計設計電路由電路由觸發(fā)器觸發(fā)器構(gòu)成構(gòu)成電路由電路由集成組件集成組件構(gòu)

4、成構(gòu)成用用觸發(fā)器觸發(fā)器實現(xiàn)實現(xiàn)用用集成組件集成組件實現(xiàn)實現(xiàn)4、計數(shù)器的研究內(nèi)容、計數(shù)器的研究內(nèi)容6河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-146 7.1.1 二進制計數(shù)器二進制計數(shù)器 在異步計數(shù)器內(nèi)部，有的觸發(fā)器直接受在異步計數(shù)器內(nèi)部，有的觸發(fā)器直接受輸入計數(shù)脈沖控制，有的觸發(fā)器則是把其它觸輸入計數(shù)脈沖控制，有的觸發(fā)器則是把其它觸發(fā)器的輸出信號作為自己的時鐘脈沖，發(fā)器的輸出信號作為自己的時鐘脈沖，一、二進制異步計數(shù)器一、二進制異步計數(shù)器異步計數(shù)器的特點：異步計數(shù)器的特點： 各個觸發(fā)器狀態(tài)變換的時間先后不一，故各個觸發(fā)器狀態(tài)變換的時間先后不一，故被稱為被稱為“ 異步計數(shù)器異步

5、計數(shù)器 ”。7河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1471、二進制異步加法計數(shù)器、二進制異步加法計數(shù)器接法：接法：1 1）Q與與D相連，把相連，把D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成計數(shù)型觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成計數(shù)型T T觸發(fā)器。觸發(fā)器。2 2）Q與相鄰高位觸發(fā)器脈沖輸入端相連與相鄰高位觸發(fā)器脈沖輸入端相連( (為進位信號為進位信號) )。3 3）CP接至接至FF0 輸入端。輸入端。8河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1481、首先將計數(shù)器清零、首先將計數(shù)器清零異步計數(shù)器優(yōu)點：異步計數(shù)器優(yōu)點：電路簡單、可靠。電路簡單、可靠。異步計數(shù)器缺點：異步計數(shù)器缺點：速度慢。速度慢。2、

6、觸發(fā)器、觸發(fā)器FF的的D =QnFF0來一個來一個CP 翻一次翻一次FF1來一個來一個Q0n 上升沿翻一次上升沿翻一次FF2來一個來一個Q1n 上升沿翻一次上升沿翻一次計數(shù)過程計數(shù)過程:9河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-149時序圖時序圖：Q0Q1Q2Q1Q0CPCPQff210 CPQff411 CPQff812 結(jié)論結(jié)論: 計數(shù)器不僅可以計數(shù)，也可作為計數(shù)器不僅可以計數(shù)，也可作為分頻器分頻器。10河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1410狀態(tài)圖狀態(tài)圖Q0Q1Q2CPQ2 Q1Q000000000101001000101101110010

7、010111011010111111100000011河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1411 二進制異步加法計數(shù)器二進制異步加法計數(shù)器 000000100100010010110110001001111111011011101101CPCPQ Q0 0Q Q1 1Q Q2 21t1tpdpd2t2tpdpd3t3tpdpd說明：使用中需考慮觸發(fā)器的延遲時間說明：使用中需考慮觸發(fā)器的延遲時間t tpdpd，Q2Q1Q0波形圖波形圖狀態(tài)圖狀態(tài)圖異步計數(shù)脈沖的最小周期異步計數(shù)脈沖的最小周期 Tmin=n tpd。（。（n為位數(shù)）為位數(shù)） 12河北工程大學 信電學院數(shù)字電

8、子技術數(shù)字電子技術2022-4-14122、二進制異步減計數(shù)器、二進制異步減計數(shù)器 Q端與高位端與高位CP端端相連，為借位信號。相連，為借位信號。13河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-14133、二進制異步計數(shù)器總結(jié)、二進制異步計數(shù)器總結(jié) D D觸發(fā)器觸發(fā)器 iiQD JKJK觸發(fā)器觸發(fā)器 J= K = 13 3）減計數(shù)器）減計數(shù)器 ：與加相反。：與加相反。 特點：特點：2 2）加計數(shù)器）加計數(shù)器 ：上升沿觸發(fā)，：上升沿觸發(fā)，Q Q接高位脈沖端；接高位脈沖端； 下降沿觸發(fā)，下降沿觸發(fā)，Q Q接高位脈沖相連。接高位脈沖相連。 高位翻轉(zhuǎn)必在低位進位或借位后實現(xiàn)，串高位翻轉(zhuǎn)

9、必在低位進位或借位后實現(xiàn)，串行計數(shù)器行計數(shù)器速度低速度低。1 1）觸發(fā)器）觸發(fā)器計數(shù)狀態(tài)計數(shù)狀態(tài)14河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-14141 1、二進制同步加法計數(shù)器、二進制同步加法計數(shù)器Q0 ZFF0 FF1 FF2CPQ1Q21J C11K 1J C1 1K1J C11K&1&Q0Q1Q2n0n1n2QQQZ CPCPCPCP2101KJ00n011QKJn0n122QQKJ時鐘方程時鐘方程輸出方程輸出方程驅(qū)動方程驅(qū)動方程FF0 每輸入一個時鐘脈沖翻每輸入一個時鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次轉(zhuǎn)一次FF1在在Q0=1時，在下一個時，在下一個CP觸發(fā)沿到來時翻轉(zhuǎn)。觸發(fā)沿到來時翻轉(zhuǎn)

10、。FF2在在Q0=Q1=1時，在下一個時，在下一個CP觸發(fā)沿到來時翻轉(zhuǎn)。觸發(fā)沿到來時翻轉(zhuǎn)。二二、二進制同步計數(shù)器、二進制同步計數(shù)器 計數(shù)脈沖同時接于各觸發(fā)器脈沖輸入端，應翻轉(zhuǎn)的計數(shù)脈沖同時接于各觸發(fā)器脈沖輸入端，應翻轉(zhuǎn)的觸發(fā)器同步翻轉(zhuǎn)，各級無延遲積累，并行計數(shù)。觸發(fā)器同步翻轉(zhuǎn)，各級無延遲積累，并行計數(shù)。3 3位二進制位二進制同步加法同步加法計數(shù)器計數(shù)器15河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1415 3 3位二進制同步加法計數(shù)器的結(jié)構(gòu)特點，可位二進制同步加法計數(shù)器的結(jié)構(gòu)特點，可推廣到推廣到n n位二進制同步加法計數(shù)器：位二進制同步加法計數(shù)器：n0n1n3nn2n1n1n

11、n0n122n01100QQQQKJQQKJQKJ1KJ驅(qū)動方程驅(qū)動方程輸出方程輸出方程n0n1n2nn1nQQQQC16河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1416分析方法分析方法1-1-解析法解析法(1) (1) 先列寫驅(qū)動方程：先列寫驅(qū)動方程：J2 = K2 = Q1Q0J1 = K1 = Q0J0 = K0 = 1Q0： 來一個來一個CP，它就翻轉(zhuǎn)一次；，它就翻轉(zhuǎn)一次；nnnnnnnQQQQQQQ20120112+ + + +nnnnnQQQQQ101011+ + + +nnQQ010+(2) (2) 列寫狀態(tài)方程：列寫狀態(tài)方程：Q0 ZFF0 FF1 FF2C

12、PQ1Q21J C11K 1J C1 1K1J C11K&1&Q0Q1Q217河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1417 2 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 3 0 1 0 0 1 14 0 1 1 1 0 0 5 1 0 0 1 0 1 6 1 0 1 1 1 0 7 1 1 0 1 1 1 8 1 1 1 0 0 0原狀態(tài)原狀態(tài) 次狀態(tài)次狀態(tài)CP nnnQQQ012101112+nnnQQQ(3) (3) 再列寫狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，分析其狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程。再列寫狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，分析其狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程。nnnnnnnQQQQQQQ20120112+ + + +nnn

13、nnQQQQQ101011+ + + +nnQQ010+18河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1418CPQ0Q1Q2分析方法分析方法2 2-波形圖法波形圖法J2 = K2 = Q1Q0J1 = K1 = Q0J0 = K0 = 1Q0： 來一個來一個CP，它就翻轉(zhuǎn)一次；，它就翻轉(zhuǎn)一次；Q1：當：當Q01時，它可翻轉(zhuǎn)一次；時，它可翻轉(zhuǎn)一次；Q2：只有當：只有當Q1Q011時，它才能翻轉(zhuǎn)一次。時，它才能翻轉(zhuǎn)一次。Q0 ZFF0 FF1 FF2CPQ1Q21J C11K 1J C1 1K1J C11K&1&Q0Q1Q219河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術20

14、22-4-1419CPQ0Q1Q2 用波形圖顯示狀態(tài)轉(zhuǎn)換表用波形圖顯示狀態(tài)轉(zhuǎn)換表思考思考: :一個四位二進制同步加法計數(shù)器電路的結(jié)構(gòu)一個四位二進制同步加法計數(shù)器電路的結(jié)構(gòu)Q0輸出波形的頻率是輸出波形的頻率是CP的的1/2。Q1輸出波形的頻率是輸出波形的頻率是CP的的1/4。Q2輸出波形的頻率是輸出波形的頻率是CP的的1/8。二分頻二分頻四分頻四分頻八分頻八分頻20河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-14202 2、二進制同步可逆計數(shù)器、二進制同步可逆計數(shù)器分析分析X=1X=1，X=0X=0時的功能時的功能Q0 C/B1FF0 FF1FF2CP1J C11K1J C11K

15、1J C11K1&1&1&1XQ1Q2n0n1n0n122n0n01100QQXQQXKJQXQXKJ1KJ+驅(qū)動方程驅(qū)動方程輸出方程輸出方程n2n1n0n2n1n0QQQXQQQXC/B+21河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-14213 3位二進制同步可逆計數(shù)器位二進制同步可逆計數(shù)器列寫列寫X=1X=1，X=0X=0時的方程時的方程X=0X=0時：時：n0n1n0n122n0n01100QQXQQXKJQXQXKJ1KJ+驅(qū)動方程驅(qū)動方程輸出方程輸出方程n2n1n0n2n1n0QQQXQQQXC/B+與一個三位二進制同步加法計數(shù)器的驅(qū)動方程相同與一個三位二進制同步加

16、法計數(shù)器的驅(qū)動方程相同。X=1X=1時：時：n0n1n0n122n0n01100QQXQQXKJQXQXKJ1KJ+驅(qū)動方程驅(qū)動方程輸出方程輸出方程n2n1n0n2n1n0QQQXQQQXC/B+注意：注意：減法計數(shù)器其驅(qū)動方程與加法計數(shù)器的不同。減法計數(shù)器其驅(qū)動方程與加法計數(shù)器的不同。22河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1422說明：說明：計數(shù)器計數(shù)之前應清零。但初始數(shù)據(jù)可以人為地置入計數(shù)器計數(shù)之前應清零。但初始數(shù)據(jù)可以人為地置入。計數(shù)器的位數(shù)視需要而定計數(shù)器的位數(shù)視需要而定。N個觸發(fā)器具有個觸發(fā)器具有2n個狀態(tài)個狀態(tài)，稱稱為以為以2n為模的計數(shù)器（或模為模的計數(shù)

17、器（或模2n計數(shù)器）。計數(shù)器）。同步計數(shù)器的計數(shù)速度比異步計數(shù)器高，但電路較復雜同步計數(shù)器的計數(shù)速度比異步計數(shù)器高，但電路較復雜。 23河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-14237.1.2 非二進制計數(shù)器的設計非二進制計數(shù)器的設計例例7.1.1 用用D D觸發(fā)器設計一個觸發(fā)器設計一個84218421碼十進制同步計數(shù)器。碼十進制同步計數(shù)器。 解解：（：（1 1）列狀態(tài)表和驅(qū)動表）列狀態(tài)表和驅(qū)動表24河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1424 十進制計數(shù)器有十進制計數(shù)器有10 10 個狀態(tài)，需個狀態(tài)，需4 4 位觸發(fā)器。其中位觸發(fā)器。其中6 6個

18、個狀態(tài)狀態(tài)（10101111）在在84218421碼十進制計數(shù)器中是無效組合。碼十進制計數(shù)器中是無效組合。 （2 2）畫卡諾圖求各）畫卡諾圖求各D D觸發(fā)器的驅(qū)動方程觸發(fā)器的驅(qū)動方程00 01 11 1000 01 11 1025河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1425（3 3）畫邏輯圖）畫邏輯圖26河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1426（4 4）畫完整的狀態(tài)圖，檢查自啟動）畫完整的狀態(tài)圖，檢查自啟動01203313QQQQQDQn+ 均能從無均能從無效狀態(tài)進入有效狀態(tài)進入有效狀態(tài)。效狀態(tài)。能自啟動能自啟動27河北工程大學 信電學院數(shù)字

19、電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1427例例：用用JKJK觸發(fā)器設計一個觸發(fā)器設計一個8421BCD8421BCD碼十進制同步加法計數(shù)器。碼十進制同步加法計數(shù)器。（1 1）建立狀態(tài)圖）建立狀態(tài)圖（3 3）列出狀態(tài)表和驅(qū)動表）列出狀態(tài)表和驅(qū)動表（2 2）選用觸發(fā)器）選用觸發(fā)器 選用選用4 4個個CPCP下降沿觸發(fā)的下降沿觸發(fā)的JKJK觸發(fā)器，分別用觸發(fā)器，分別用FFFF0 0、FFFF1 1、FFFF2 2 、FFFF3 3表示。表示。 /0 /0 /0 /0/0 /0 /0 /0 0000000000010001001000100011001101000100/1/1/0/0 1001100

20、110001000011101110110011001010101 /0 /0 /0 /0/0 /0 /0 /02022-4-14NCITS28現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)次次 態(tài)態(tài)驅(qū)驅(qū) 動動 信信 號號輸輸出出J3K3J2K2J1K1J0K0C C0 00 00 00 00 00 00 01 10 00 00 01 10 00 00 00 01 10 00 01 10 00 00 01 11 10 00 00 01 10 00 00 01 11 10 00 00 01 10 00 00 01 11 10 01 10 00 00 01 11 11 10 00 01 10 00 00 01 10 01 10 00

21、 00 01 10 00 01 10 01 10 01 11 10 00 01 11 11 10 00 01 11 10 00 01 11 11 10 00 00 01 10 00 01 11 11 11 10 00 00 01 11 11 11 10 01 10 00 00 01 10 00 01 10 00 00 01 10 01 10 00 01 10 00 00 00 01 10 00 01 11 11 10 01 10 01 10 01 11 11 11 10 00 01 11 10 01 11 11 11 10 01 11 11 11 1n3Qn2Qn1Qn0Q1n3Q+1n2Q+

22、1n1Q+1n0Q+29河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1429（4 4）利用卡諾圖化簡求驅(qū)動方程和輸出方程）利用卡諾圖化簡求驅(qū)動方程和輸出方程 n03n0n1n23n0n122n01n0n3100QK,QQQJQQKJQK,QQJ1KJ驅(qū)動方程驅(qū)動方程n0n3QQC 輸出方程輸出方程時鐘方程：時鐘方程：CPCPCPCPCP3210 （5 5）畫電路圖并檢查自啟動能力）畫電路圖并檢查自啟動能力 C CFFFF2 2 Q Q1 1Q Q0 01 1CPCPQ Q2 2 1J1J C1C11K1K 1J1J C1C1 1K1K1J1J C1C11K1K& & & &Q

23、Q3 3 1J1J C1C11K1K& & &FFFF2 2 FFFF2 2 FFFF2 2 （電路能夠自啟動）（電路能夠自啟動）30河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1430(1) (1) 寫出驅(qū)動方程寫出驅(qū)動方程J2 = Q1Q0 ， K2 1 J1 = K1 1 J0 =Q2 K0 1 分析步驟：分析步驟：(2) (2) 寫出狀態(tài)方程寫出狀態(tài)方程Q2n+1 =Q1n Q0n Q2n Q1n +1= Q1n Q0n+1 =Q0nQ2n例例: : 任意進制計數(shù)器的分析任意進制計數(shù)器的分析Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0計數(shù)計數(shù)脈沖脈沖CP11131河

24、北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1431(3) (3) 利用簡化功能表來列寫狀態(tài)表，分析其狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程。利用簡化功能表來列寫狀態(tài)表，分析其狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程。CP 現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài) 次態(tài)次態(tài)Q2n+1Q1n+1Q0n+1Q2nQ1nQ0n0 0 1 1 0 0 0 2 0 0 10 1 0 3 0 1 00 1 14 0 1 11 0 0 5 1 0 00 0 0Q2n+1 =Q1n Q0n Q2n Q1n = Q1n Q0n+1 =Q0nQ2n狀態(tài)方程狀態(tài)方程Q2n+1 =Q1n Q0n Q2n Q1n+1 = Q1n Q0n+1 =Q0nQ2n32河北工程大學 信電學院數(shù)字電子

25、技術數(shù)字電子技術2022-4-1432另有三種狀態(tài)另有三種狀態(tài)111、110、101不在計數(shù)循環(huán)內(nèi)，如果這些狀不在計數(shù)循環(huán)內(nèi)，如果這些狀態(tài)經(jīng)若干個時鐘脈沖能夠進入計數(shù)循環(huán)，則能夠態(tài)經(jīng)若干個時鐘脈沖能夠進入計數(shù)循環(huán)，則能夠自行啟動自行啟動。(4) (4) 檢驗其能否自動啟動檢驗其能否自動啟動 CP 現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài) 次態(tài)次態(tài)Q2n+1Q1n+1Q0n+1Q2nQ1nQ0n0 0 0 1 1 1 1 2 1 1 00 1 0 3 1 0 10 1 0Q0n+1 =Q0nQ2nQ1n = Q1n Q2n+1 =Q1n Q0n Q2n 狀態(tài)方程狀態(tài)方程Q2n+1 =Q1n Q0n Q2n Q1n+1 = Q1

26、n Q0n+1 =Q0nQ2n結(jié)論：結(jié)論： 經(jīng)檢驗，可以自動啟動。經(jīng)檢驗，可以自動啟動。33河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-14330 0 01 0 00 1 10 0 10 1 01 011 1 01 1 1(5) (5) 畫狀態(tài)畫狀態(tài) 轉(zhuǎn)換圖。轉(zhuǎn)換圖。Q2 Q1 Q0異步五進制異步五進制加法計數(shù)器加法計數(shù)器0 0 10 1 00 1 11 0 00 0 0Q0n+1Q1n+1Q2n+1 2 0 0 1 1 0 0 0 3 0 1 04 0 1 1 5 1 0 0Q1nQ0nQ2n 1 1 1 1 2 1 1 0 3 1 0 10 0 00 1 00 1 034河

27、北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-14347.1.3 集成計數(shù)器集成計數(shù)器1、集成計數(shù)器簡介、集成計數(shù)器簡介35河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1435（1）74161的功能的功能RD異步清零端，異步清零端，LD預置數(shù)控制端。預置數(shù)控制端。EP、ET 計數(shù)使能（控制）端。計數(shù)使能（控制）端。RCO=ETQAQBQCQD，進位輸出端。進位輸出端。 異步清零。異步清零。同步并行預置數(shù)同步并行預置數(shù)與與CP上升沿同步。上升沿同步。保持：保持：RD=LD=1時，時，EPET=0 保持。保持。計數(shù)。計數(shù)。36河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技

28、術2022-4-1436與與74HC193、74HCT193 相同相同（2）74LS193的功能的功能雙時鐘雙時鐘4位二進制同步可逆計數(shù)器位二進制同步可逆計數(shù)器加計數(shù)：加計數(shù)：CPD=1 ，計數(shù)脈沖從，計數(shù)脈沖從CPU輸入。輸入。減計數(shù)：減計數(shù)：CPU=1， 計數(shù)脈沖從計數(shù)脈沖從CPD輸入。輸入。異步清零、異步預置數(shù)。異步清零、異步預置數(shù)。37河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-14371 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9D1 Q1 Q0 CPD CPU Q2 Q3 地地VCC D0 RD BO CO LD D2 D374193(

29、(雙時鐘雙時鐘) )COQ0 Q1 Q2 Q3LDCPURDD0 D1 D2 D3BOCPD引腳排列圖引腳排列圖功能示意圖功能示意圖38河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1438補充：補充： 集成集成 4 位二進制同步可逆計數(shù)器位二進制同步可逆計數(shù)器74191（單時鐘）（單時鐘）Q0 Q1 Q2 Q3U/DLDCO/BOCPCTD0 D1 D2 D3RC加計數(shù)時加計數(shù)時CO/BO= Q3nQ2nQ1nQ0n并行異步置數(shù)并行異步置數(shù)減計數(shù)時減計數(shù)時CO/BO= Q3nQ2nQ1nQ0nCT = 1,CO/BO = 1， 級聯(lián)使用級聯(lián)使用CPRC CTBOCOCPRC /

30、1 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9D1 Q1 Q0 CT U/D Q2 Q3 地地VCC D0 CP RC CO/BO LD D2 D3LD CT U/D CP D3 D2 D1 D0Q3n+1 Q2n+1 Q1n+1 Q0n+1 0 d3 d2 d1 d0 1 0 0 1 0 1 1 1 d3 d2 d1 d0加加 法法 計計 數(shù)數(shù) 減減 法法 計計 數(shù)數(shù) 保保 持持 39河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1439（3）74LS290 的功能的功能 異步十進制計數(shù)器：由一個異步十進制計數(shù)器：由一個1位二進制計數(shù)器和一位二進制計

31、數(shù)器和一個異步個異步5進制計數(shù)器組成。進制計數(shù)器組成。二二 五五 十十 進制計數(shù)器。進制計數(shù)器。 計數(shù)脈沖由計數(shù)脈沖由CPA端輸入，輸出由端輸入，輸出由QA端引出，即得到端引出，即得到二進制計數(shù)器。二進制計數(shù)器。 計數(shù)脈沖由計數(shù)脈沖由CPB端輸入，輸出由端輸入，輸出由QB -QD端引出，端引出，即得到五進制計數(shù)器。即得到五進制計數(shù)器。 若將若將QA與與CPB相連，計數(shù)脈沖由相連，計數(shù)脈沖由CPA端輸入，輸出端輸入，輸出由由QA -QD引出，即得到引出，即得到8421碼十進制計數(shù)器。碼十進制計數(shù)器。40河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1440功能表：功能表：直接復位：

32、直接復位：1)2(0)1(0 RR0)2(9)1(9RR直接置直接置 9 ：1)2(9)1(9 RR計數(shù)：計數(shù)：0)2(0)1(0RR0)2(9)1(9RR與與74HC290、 74HCT290相同。相同。41河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1441RD=1，LD=0，CP 集成集成 4 位二進制同步加法計數(shù)器位二進制同步加法計數(shù)器1 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9VCC RCO Q0 Q1 Q2 Q3 ET LDRD CP D0 D1 D2 D3 EP 地地引腳排列圖引腳排列圖邏輯功能示意圖邏輯功能示意圖Q0 Q1 Q2 Q

33、3EPLDRCOCPETRD D0 D1 D2 D30 0 0 00 0 1 1 0 0 1 1RD = 0Q3 Q0 = 0000同步同步并行置數(shù)并行置數(shù)異步異步清零清零Q3 Q0 = D3 D0 74LS161 和和 74LS16342河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-144274161的狀態(tài)表的狀態(tài)表 輸輸 入入 輸輸 出出 注注RD LD EP ET CP D3 D2 D1 D0Q3n+1 Q2n+1 Q1n+1 Q0n+1 RCO 0 1 0 d3 d2 d1d0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 d3 d2 d1 d0 計計 數(shù)數(shù)

34、 保保 持持 保保 持持 0清零清零置數(shù)置數(shù)RD= 1, LD = 1, CP ，EP = ET= 1二進制同步加法計數(shù)二進制同步加法計數(shù)EPET = 0RD = 1，LD = 1，保持保持若若 ET = 0RCO = 0若若 ET = 1nnnnQQQQRCO012374163 43河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-14432 2、用集成計數(shù)器構(gòu)成任意進制計數(shù)器、用集成計數(shù)器構(gòu)成任意進制計數(shù)器用現(xiàn)有用現(xiàn)有M M進制計數(shù)器進制計數(shù)器 構(gòu)成構(gòu)成N N進制計數(shù)器。進制計數(shù)器。例例7.1.2 用用74161構(gòu)成九進制計數(shù)器。構(gòu)成九進制計數(shù)器。解：必須跳過解：必須跳過 M-N

35、 =16-9 = 7 個狀態(tài)。個狀態(tài)。（1）反饋清零法）反饋清零法 輸出處于某一狀態(tài)時，輸出處于某一狀態(tài)時，使異步清零端使異步清零端RD=0，則，則74161立即返回立即返回0000狀態(tài)。狀態(tài)。 從從0000開始計數(shù)，當輸入第九個開始計數(shù)，當輸入第九個CP脈沖（上升脈沖（上升沿）時，輸出沿）時，輸出1001反饋至反饋至RD清零。清零。44河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1444主循環(huán)狀態(tài)圖：主循環(huán)狀態(tài)圖：45河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1445（2）反饋置數(shù)法）反饋置數(shù)法 同步預置數(shù)：同步預置數(shù)：輸出狀態(tài)反饋到預置數(shù)控制端，在輸出狀態(tài)

36、反饋到預置數(shù)控制端，在下一個下一個CPCP作用后，將預置數(shù)輸入端狀態(tài)置入輸出端。作用后，將預置數(shù)輸入端狀態(tài)置入輸出端。預置數(shù)信號消失后，計數(shù)器就從被置入的狀態(tài)開始重預置數(shù)信號消失后，計數(shù)器就從被置入的狀態(tài)開始重新計數(shù)。新計數(shù)。圖中：圖中： 將將QDQCQBQA=1000 狀態(tài)譯碼產(chǎn)生預置數(shù)控狀態(tài)譯碼產(chǎn)生預置數(shù)控制信號制信號0 ，反饋至，反饋至LD，在下一個在下一個CP上升沿到上升沿到達時，置入達時，置入0000狀態(tài)。狀態(tài)。輸出：輸出：0000 100046河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1446主循環(huán)狀態(tài)圖：主循環(huán)狀態(tài)圖：47河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電

37、子技術2022-4-1447另外：另外： 還可將1111狀態(tài)譯碼加至LD，這時預置數(shù)輸入端應為0111，則輸出為0111-1111。 1 1 1 1 001111000100111001111 1011101011011110&48河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1448 進位信號反饋進位信號反饋 計數(shù)到計數(shù)到1111時產(chǎn)生的進位信號時產(chǎn)生的進位信號1譯碼后，反饋譯碼后，反饋到預置數(shù)控制端。到預置數(shù)控制端。49河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-14491.方法方法用觸發(fā)器和門電路設計用觸發(fā)器和門電路設計用集成計數(shù)器構(gòu)成用集成計數(shù)器構(gòu)成)10

38、2(4 MM或或清零端清零端置數(shù)端置數(shù)端(同步、異步同步、異步)2. 設計舉例設計舉例 用集成計數(shù)器用集成計數(shù)器74LS161和和74LS163構(gòu)成十二進構(gòu)成十二進制計數(shù)器。制計數(shù)器。50河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1450/1/0/0/0/0/0/000000001001000110100/010000110010101111001101010111100110111101111/0/0/0/051河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1451一、利用同步清零或置數(shù)端獲得一、利用同步清零或置數(shù)端獲得 N 進制計數(shù)進制計數(shù)當當 M 進制計數(shù)

39、到進制計數(shù)到 SN 1 后使計數(shù)回到后使計數(shù)回到 S0 狀態(tài)狀態(tài)2. 求歸零邏輯表達式；求歸零邏輯表達式；1. 寫出狀態(tài)寫出狀態(tài) SN 1 的二進制代碼；的二進制代碼；3. 畫連線圖。畫連線圖。 例例 用用4位二進制計數(shù)器位二進制計數(shù)器 74163 構(gòu)成構(gòu)成十二進制十二進制計數(shù)器。計數(shù)器。解：解：1. 013QQQRD111SSN 013QQQLD 或= 10112. 歸零表達式：歸零表達式：3. 連線圖連線圖Q0 Q1 Q2 Q3ETLDRCOCPEPD0 D1 D2 D3RD1&同步清零同步清零同步置零同步置零52河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1452二、利用

40、異步清零或置數(shù)端獲得二、利用異步清零或置數(shù)端獲得 N 進制計數(shù)進制計數(shù) 當計數(shù)到當計數(shù)到 SN 時，立即產(chǎn)生清零或置數(shù)信號，時，立即產(chǎn)生清零或置數(shù)信號， 使返回使返回 S0 狀態(tài)。狀態(tài)。（瞬間即逝）（瞬間即逝）1. 寫出狀態(tài)寫出狀態(tài) SN 的二進制代碼；的二進制代碼；2. 求歸零邏輯表達式；求歸零邏輯表達式；3. 畫連線圖。畫連線圖。 例例 用清零法利用用清零法利用74LS161構(gòu)成構(gòu)成十二進制十二進制計數(shù)器。計數(shù)器。110012 S23QQRD&狀態(tài)狀態(tài)S12的作用：的作用：產(chǎn)生歸零信號產(chǎn)生歸零信號異步清零異步清零狀態(tài)圖狀態(tài)圖Q0 Q1 Q2 Q3ETLDRCOCPEPD0 D1 D2 D3

41、RD1解：解：53河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1453/1/0/0/0/0/0/000000001001000110100/010000110010101111001101010111100110111101111/0/0/0/0/0返回返回54河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1454(二二) 計數(shù)容量的擴展計數(shù)容量的擴展1. 集成計數(shù)器的級聯(lián)集成計數(shù)器的級聯(lián) Q0 Q1 Q2 Q3ETLDRCOCP EP D0 D1 D2 D3RDQ4 Q5 Q6 Q7Q0 Q1 Q2 Q3ETLDRCOCP EP D0 D1 D2 D3RDQ0

42、Q1 Q2 Q3CP11111RCO016 16 = 256 Q0 Q1 Q2 Q3S9A S9B R0B R0ACPACPB Q0 Q1 Q2 Q3S9A S9B R0B R0ACPACPBQ0 Q1 Q2 Q3Q0 Q1 Q2 Q31 2 4 810 20 40 8010 10 = 10055河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1455例例 用用74HCT161 組成組成256進制計數(shù)器。進制計數(shù)器。解：解：用兩片用兩片74HCT161構(gòu)成此計數(shù)器構(gòu)成此計數(shù)器 256=1616并行進位：并行進位： 同步計數(shù)器，高位片使能端接低位片的進位信號同步計數(shù)器，高位片使能端接

43、低位片的進位信號輸出端輸出端RCO。進位。進位1 且且CP作用時，計數(shù)。作用時，計數(shù)。* 高位記錄的脈沖數(shù)和進位數(shù)相等。高位記錄的脈沖數(shù)和進位數(shù)相等。低位片的進位信號作為高位片的使能信號。低位片的進位信號作為高位片的使能信號。56河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-1456串行進位串行進位低位片的進位信號作為高位片的時鐘脈沖，低位片的進位信號作為高位片的時鐘脈沖，即異步計數(shù)方式。即異步計數(shù)方式。 片片1由由1111變成變成0000狀態(tài)，使其狀態(tài)，使其RCO由由1變變?yōu)闉? ，片，片2記入一個脈沖。記入一個脈沖。* 高位記錄的脈沖數(shù)就是進位數(shù)。高位記錄的脈沖數(shù)就是進位數(shù)。

44、57河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-14572. 利用級聯(lián)獲得大容量利用級聯(lián)獲得大容量 N 進制計數(shù)器進制計數(shù)器1) 級聯(lián)級聯(lián) N1 和和 N2 進制計數(shù)器，容量擴展為進制計數(shù)器，容量擴展為 N1 N2N1進制進制計數(shù)器計數(shù)器N2進制進制計數(shù)器計數(shù)器CP進位進位CCP 例例 Q0 Q1 Q2 Q3S9A S9B R0B R0ACPACPB Q0 Q1 Q2 Q3S9A S9B R0B R0ACPACPBQ0 Q1 Q2 Q3Q0 Q1 Q2 Q3N1= 10N2 = 6個位芯片應逢十進一個位芯片應逢十進一58河北工程大學 信電學院數(shù)字電子技術數(shù)字電子技術2022-4-14582) 用用歸零法歸零法或或置數(shù)法置數(shù)法獲得大容量的獲得大容量的 N 進制計數(shù)器進制計數(shù)器 例例 試用試用 74161 接成六十進制計數(shù)器。接成六十進制計數(shù)器。Q0 Q1 Q2 Q3ETLDRCOCPEPD0 D1 D2 D3RDQ4 Q5 Q6 Q7Q0 Q1 Q2 Q3ETLDRCOCPEPD0 D1 D2 D3RDQ0 Q1 Q2 Q3CP111CO0用用 產(chǎn)生產(chǎn)生信號：信號：) 111100 (60 SSN用用 產(chǎn)生產(chǎn)生信號：信號：)