同步計(jì)數(shù)器
一、同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器
1.同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器
JK觸發(fā)器組成的4位同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器
工作原理簡(jiǎn)介。
2.同步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器
設(shè)計(jì)思想:
3.集成同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器CT74LS161
邏輯功能示意圖。
功能表。
4.利用反饋置數(shù)法獲得N進(jìn)制計(jì)數(shù)器
⑴ 計(jì)數(shù)器的置數(shù)功能
⑵ 利用反饋置數(shù)法獲得N進(jìn)制計(jì)數(shù)器
步驟:
① 寫出計(jì)數(shù)器狀態(tài)的二進(jìn)制代碼。
② 寫出反饋歸零函數(shù)。
③ 畫連線圖。
[例7.3.2] 試用 CT74LS161構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器
[例7.3.3]試用CT74LS161構(gòu)成十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。
5.同步二進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器
二、同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器
三、集成同步計(jì)數(shù)器
1.集成十進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器CT74LS160
2.集成十進(jìn)制同步加/減計(jì)數(shù)器CT74LS190
7.3.3B 利用計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)獲得大容量同步N進(jìn)制計(jì)數(shù)器
一、級(jí)聯(lián)法
同步計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)的方法:
兩片CT74LS160級(jí)聯(lián)成100進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器。
二、反饋歸零法
兩片4位二進(jìn)制數(shù)加法計(jì)數(shù)器CT74LS161級(jí)聯(lián)成五十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。
現(xiàn)代教學(xué)方法與手段:
用DLCCAI或EWB演示74LS161、74LS160、74LS190的邏輯功能
7.3.2 同步計(jì)數(shù)器
一、同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器
1.同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器
根據(jù)學(xué)生的程度,有時(shí)也可以從設(shè)計(jì)的角度,討論同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)思想。
[同步計(jì)數(shù)器中,所有觸發(fā)器的CP端是相連的,CP的每一個(gè)觸發(fā)沿都會(huì)使所有的觸發(fā)器狀態(tài)更新。因此不能使用T′觸發(fā)器。
應(yīng)控制觸發(fā)器的輸入端,即將觸發(fā)器接成T觸發(fā)器。
只有當(dāng)?shù)臀幌蚋呶贿M(jìn)位時(shí)(即低位全1時(shí)再加1),令高位觸發(fā)器的T=1,觸發(fā)器翻轉(zhuǎn),計(jì)數(shù)加1。]
由JK觸發(fā)器組成的4位同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器(參見教材中圖7.3.7)
用下降沿觸發(fā)。下面分析它的工作原理。(鞏固同步計(jì)數(shù)器的分析方法,簡(jiǎn)單介紹思路,可由學(xué)生自學(xué)詳細(xì)的內(nèi)容。可不寫板書)
(2)列狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表。
與或式(狀態(tài)方程)→真值表(狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表)。
將現(xiàn)態(tài)看成是輸入變量,次態(tài)看成是輸出函數(shù)。
(3)邏輯功能。十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。
2.同步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器
設(shè)計(jì)思想:
[同步計(jì)數(shù)器中,所有觸發(fā)器的CP端是相連的,CP的每一個(gè)觸發(fā)沿都會(huì)使所有的觸發(fā)器狀態(tài)更新。因此不能使用T′觸發(fā)器。
應(yīng)控制觸發(fā)器的輸入端,即將觸發(fā)器接成T觸發(fā)器。
只有當(dāng)?shù)臀幌蚋呶唤栉粫r(shí)(即低位全0時(shí)再減1),令高位觸發(fā)器的T=1,觸發(fā)器翻轉(zhuǎn),計(jì)數(shù)減1。]
為此,只要將二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的輸出由Q端改為 端,便成為同步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器了。
3.集成同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器CT74LS161
主要功能分析:(看功能表分析,不必寫板書。)
4.利用反饋置數(shù)法獲得N進(jìn)制計(jì)數(shù)器
⑴ 計(jì)數(shù)器的置數(shù)功能
應(yīng)先將計(jì)數(shù)起始數(shù)據(jù)預(yù)先置入計(jì)數(shù)器。
集成計(jì)數(shù)器的置數(shù)方式也有異步和同步兩種。
①異步置數(shù):與時(shí)鐘脈沖CP沒有任何關(guān)系,只要異步置數(shù)控制端出現(xiàn)置數(shù)信號(hào),并行數(shù)據(jù)便立刻被置入。
② 同步置數(shù):輸入端獲得置數(shù)信號(hào)后,只是為置數(shù)創(chuàng)造了條件,還需要再輸入一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖CP,計(jì)數(shù)器才能將預(yù)置數(shù)置入。
⑵ 利用反饋置數(shù)法獲得N進(jìn)制計(jì)數(shù)器
用 S0,S1,S2…,SN 表示輸入0,1,2,…,N個(gè)計(jì)數(shù)脈沖CP時(shí)計(jì)數(shù)器的狀態(tài)。
N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)工作狀態(tài)應(yīng)為N個(gè):S0,S1,S2…,SN-1
對(duì)于異步置數(shù):在輸入第N個(gè)計(jì)數(shù)脈沖CP后,通過控制電路,利用狀態(tài) 產(chǎn)生一個(gè)有效置數(shù)信號(hào),送給異步置數(shù)端,使計(jì)數(shù)器返回到初始的預(yù)置數(shù)狀態(tài),即實(shí)現(xiàn)了N進(jìn)制計(jì)數(shù)。
對(duì)于同步置數(shù):在輸入第N-1個(gè)計(jì)數(shù)脈沖CP時(shí),利用狀態(tài) 產(chǎn)生一個(gè)有效置數(shù)信號(hào),送給同步置數(shù)控制端,等到輸入第N個(gè)計(jì)數(shù)脈沖CP時(shí),計(jì)數(shù)器返回到初始的預(yù)置數(shù)狀態(tài),從而實(shí)現(xiàn)N進(jìn)制計(jì)數(shù)。
課堂討論:實(shí)現(xiàn)N進(jìn)計(jì)數(shù),異步置數(shù)時(shí)狀態(tài) 出現(xiàn)嗎?
步驟:
① 寫出計(jì)數(shù)器狀態(tài)的二進(jìn)制代碼。
利用異步置數(shù)輸入端獲得N進(jìn)制計(jì)數(shù)器時(shí),寫出 對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制代碼;
利用同步置數(shù)端獲得 N進(jìn)制計(jì)數(shù)器時(shí),寫出 對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制代碼。
② 寫出反饋歸零函數(shù)。
根據(jù)SN或SN-1寫出置數(shù)端的邏輯表達(dá)式。
③ 畫連線圖。主要根據(jù)反饋置數(shù)函數(shù)畫連線圖。
[例7.3.2] 試用 CT74LS161構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器
解:CT74LS161實(shí)現(xiàn)16進(jìn)制,可利用其同步置數(shù)控制端來實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制計(jì)數(shù)。
第一種方案:設(shè)從Q3Q2Q1Q0=0000狀態(tài)開始計(jì)數(shù),取D3D2D1D0=0000。
采用置數(shù)控制端獲得N進(jìn)制計(jì)數(shù)器一般都從0開始計(jì)數(shù)。
(1)寫出SN-1的二進(jìn)制代碼為
SN-1=S10-1=S9=1001
(2)寫出反饋歸零(置數(shù))函數(shù)。由于計(jì)數(shù)器從0開始計(jì)數(shù),因此,應(yīng)寫反饋歸零函數(shù)
(7.3.4)
(3)畫連線圖。根據(jù)上式和置數(shù)的要求畫十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的連線圖,如圖7.3.9(a)所示。
第二種方案:利用后10個(gè)狀態(tài)0110~1111,取D3D2D1D0=0110,
反饋置數(shù)信號(hào)從進(jìn)位輸出端CO取得。
討論:為什么?
取狀態(tài)S15=1111,此時(shí)正好CO=1,經(jīng)非門,可取代與非門。
電路如圖7.3.9(b)所示。
[例7.3.3]試用CT74LS161構(gòu)成十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。
解:設(shè)從Q3Q2Q1Q0=0000狀態(tài)開始計(jì)數(shù)。
(1)利用異步置0控制端 實(shí)現(xiàn)
① 寫出S12的二進(jìn)制代碼S12=1100
② 寫出反饋歸零函數(shù)
(7.3.5)
③ 畫連線圖。如圖7.3.10(a)所示
(2)利用同步置數(shù)控制端 實(shí)現(xiàn)
取D3D2D1D0=0000。
① 寫出SN-1的二進(jìn)制代碼
S12-1=S11=1011
② 寫出反饋歸零置數(shù)函數(shù)
(7.3.6)
③ 畫連線圖。根據(jù) 的表達(dá)式畫連線圖,如圖7.3.10(b)所示。
5.同步二進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器
復(fù)習(xí):JK觸發(fā)器組成的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器:
如從Q端輸出信號(hào)時(shí),為加法計(jì)數(shù)器;
如從端輸出信號(hào)時(shí),則為減法計(jì)數(shù)器。
設(shè)計(jì)思想:關(guān)鍵是用加/減控制信號(hào)將Q端或端的輸出信號(hào)加到相鄰高位T觸發(fā)器的T輸入端上。
圖7.3.11所示為三位同步二進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器的邏輯圖。
M為加/減控制信號(hào),其值可為1,也可為0。
由圖可得三個(gè)T觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程分別為
教材中圖7.3.12所示為由JK觸發(fā)器組成的8421BCD同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的邏輯圖,用下降沿觸發(fā)。
分析它的工作原理。(鞏固同步時(shí)序電路的分析方法,可由學(xué)生自學(xué))
邏輯功能:與異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器相同。
三、集成同步計(jì)數(shù)器
1.集成十進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器CT74LS160
邏輯功能示意圖。與CT74LS161基本相同,只是型號(hào)不一樣。
功能表。與CT74LS161完全相同。
主要功能。與CT74LS161基本相同,只是實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制計(jì)數(shù)。
進(jìn)位輸出信號(hào)CO=CTT Q3Q0=Q3Q0
[例7.3.4] 試用CT74LS160構(gòu)成七進(jìn)制計(jì)數(shù)器。
解:利用同步置數(shù)控制端歸零。
(1)寫出SN-1的二進(jìn)制代碼
SN-1=S7-1=S6=0110
(2)寫出反饋歸零(置數(shù))函數(shù)。設(shè)計(jì)數(shù)器從0開始計(jì)數(shù),為此,應(yīng)取D3D2D1D0=0000,故(7.3.11)
(3)畫連線圖。根據(jù)式(7.3.11)和置數(shù)的要求畫連線圖,如圖7.3.14所示。
課后思考題:利用CT74LS160的異步置0控制端 構(gòu)成七進(jìn)制計(jì)數(shù)器。
2.集成十進(jìn)制同步加/減計(jì)數(shù)器CT74LS190
⑶ 主要邏輯功能。(根據(jù)功能表分析,不用寫板書)
7.3.3B 利用計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)獲得大容量同步N進(jìn)制計(jì)數(shù)器
一、級(jí)聯(lián)法
計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)是將多個(gè)集成計(jì)數(shù)器(如M1進(jìn)制、M2進(jìn)制)串接起來,以獲得計(jì)數(shù)容量更大的N(=M1×M2)進(jìn)制計(jì)數(shù)器。
一般集成計(jì)數(shù)器都設(shè)有級(jí)聯(lián)用的輸入端和輸出端。
同步計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)的方法:
低位的進(jìn)位信號(hào)→高位的保持功能控制端(相當(dāng)于觸發(fā)器的T端)
有進(jìn)位時(shí),高位計(jì)數(shù)功能;無進(jìn)位時(shí),高位保持功能。
兩片CT74LS160級(jí)聯(lián)成100進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器。
由圖可看出:低位片CT74LS160(1)在計(jì)到9以前,其進(jìn)位輸出CO=Q3Q0=0,高位片CT74LS160(2)的CTT=0,保持原狀態(tài)不變。當(dāng)?shù)臀黄?jì)到9時(shí),其輸出CO=1,即高位片的CTT=1,這時(shí),高位片才能接收CP端輸入的計(jì)數(shù)脈沖。所以,輸入第10個(gè)計(jì)數(shù)脈沖時(shí),低位片回到0狀態(tài),同時(shí)使高位片加1。
二、反饋歸零法
兩片4位二進(jìn)制數(shù)加法計(jì)數(shù)器CT74LS161級(jí)聯(lián)成五十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。
現(xiàn)代教學(xué)方法與手段:用DLCCAI或EWB演示74LS161、74LS160、74LS190的邏輯功能
塵埃粒子計(jì)數(shù)器相關(guān)文章:塵埃粒子計(jì)數(shù)器原理 脈沖點(diǎn)火器相關(guān)文章:脈沖點(diǎn)火器原理
評(píng)論