數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)課件：第四章 part5集成計(jì)數(shù)器其及應(yīng)用

1、第4章 時(shí)序電路基礎(chǔ)4-1 集成觸發(fā)器4-2 同步時(shí)序電路4-3 集成計(jì)數(shù)器其及應(yīng)用4-4 集成移位寄存器其及應(yīng)用4-5 隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器4-6 應(yīng)用實(shí)例計(jì)數(shù)器可利用觸發(fā)器和門電路構(gòu)成。但在實(shí)際應(yīng)用中，主要是利用集成計(jì)數(shù)器來構(gòu)成。 時(shí)序邏輯電路由組合電路和存儲(chǔ)電路兩部 分構(gòu)成。按觸發(fā)脈沖輸入方式的不同， 時(shí)序電路可 分為同步時(shí)序電路和異步時(shí)序電路：同步時(shí)序電路是指各觸發(fā)器狀態(tài)的變化受 同一個(gè)時(shí)鐘脈沖控制；在異步時(shí)序電路中，各觸發(fā)器狀態(tài)的變化 不受同一個(gè)時(shí)鐘脈沖控制。復(fù)習(xí)由觸發(fā)器構(gòu)成同步計(jì)數(shù)器同步、莫爾型、模八計(jì)數(shù)器Q2nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+1Z0000010001010001

2、00110011100010010111011101110111111100014-3 集成計(jì)數(shù)器其及應(yīng)用4-3-1 集成計(jì)數(shù)器741634-3-2 計(jì)數(shù)器74163的擴(kuò)展4-3-3 集成計(jì)數(shù)器的應(yīng)用舉例4-3-4 74192 雙時(shí)鐘模10加/減計(jì)數(shù)器 在數(shù)字電路中，能夠記憶輸入脈沖個(gè)數(shù)的電路稱為計(jì)數(shù)器。 計(jì)數(shù)器是一種非常典型、應(yīng)用很廣的時(shí)序電路，除用于計(jì)數(shù)、分頻外，還廣泛用于數(shù)字測(cè)量、運(yùn)算和控制，從小型數(shù)字儀表，到大型數(shù)字電子計(jì)算機(jī)，幾乎無所不在，是任何現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。 對(duì)各種集成計(jì)數(shù)器，應(yīng)重點(diǎn)掌握它們的邏輯功能，并在熟悉其功能的基礎(chǔ)上加以充分利用。 計(jì)數(shù)器的類型很多：按計(jì)

3、數(shù)器時(shí)鐘脈沖引入方式和觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)時(shí)序的異 同，可分為同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器；按計(jì)數(shù)體制的異同，可分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、BCD碼計(jì) 數(shù)器；按計(jì)數(shù)器中數(shù)字的變化規(guī)律的異同，可分為加法計(jì)數(shù) 器、減法計(jì)數(shù)器和可逆計(jì)數(shù)器。按復(fù)位方式的異同，可分為異步復(fù)位和同步復(fù)位；按預(yù)置方式的異同，可分為異步預(yù)置和同步預(yù)置。4-3-1 集成計(jì)數(shù)器741631. 常用集成計(jì)數(shù)器2. 74163的邏輯符號(hào)、邏輯功能及工作波形74163的標(biāo)準(zhǔn)邏輯符號(hào)74163的傳統(tǒng)邏輯符號(hào) 邏輯符號(hào)含義74163 功能表功能：響應(yīng)時(shí)鐘脈沖上升沿、同步復(fù)位、同步預(yù)置、模16同步加法計(jì)數(shù)器74163 工作波形3. 74163構(gòu)成16以內(nèi)任意模計(jì)數(shù)器

4、例1：用復(fù)位端構(gòu)成模6計(jì)數(shù)器（反饋清零法）用同步清零時(shí)，用N-1狀態(tài)返回清零 N=最大狀態(tài)1例2：用預(yù)置端構(gòu)成模6計(jì)數(shù)器（反饋置數(shù)法）用同步置數(shù)端時(shí)，用最大的狀態(tài)返回置數(shù)，預(yù)置數(shù)輸入端為最小狀態(tài)值。 N=最大狀態(tài) 預(yù)置數(shù)1例3：用預(yù)置端和進(jìn)位端構(gòu)成模6計(jì)數(shù)器用同步置數(shù)端時(shí)，N 16預(yù)置數(shù)4-3 集成計(jì)數(shù)器其及應(yīng)用4-3-1 集成計(jì)數(shù)器741634-3-2 計(jì)數(shù)器74163的擴(kuò)展4-3-3 集成計(jì)數(shù)器的應(yīng)用舉例4-3-4 74192 雙時(shí)鐘模10加/減計(jì)數(shù)器4-3-2 計(jì)數(shù)器74163的擴(kuò)展計(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（=M1M2）進(jìn)制計(jì)

5、數(shù)器。異步級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)的方法： 低位的進(jìn)位信號(hào)高位的CP端 ,多個(gè)集成計(jì)數(shù)器不響應(yīng)同一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。同步級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)的方法：低位的進(jìn)位信號(hào)高位的計(jì)數(shù)控制端，多個(gè)集成計(jì)數(shù)器響應(yīng)同一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。采用 級(jí)聯(lián)法 例1：用兩片74163級(jí)聯(lián)成1616進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器 在計(jì)到1111以前，CO0，高位片保持原狀態(tài)不變?cè)谟?jì)到1111時(shí)，CO1，高位片在下一個(gè)CP加1例2：用兩片74163級(jí)聯(lián)成1616進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器 例3：用兩片74163級(jí)聯(lián)成五十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 十進(jìn)制數(shù)49對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)為0011 0001 實(shí)現(xiàn)從00000000到00110001的50進(jìn)制計(jì)數(shù)器例4：用兩片74163級(jí)聯(lián)成8421BCD碼模60

6、異步加法計(jì)數(shù)器 問題：如何用兩片74163級(jí)聯(lián)成8421BCD碼模60同步加法計(jì)數(shù)器 藥片分裝自動(dòng)控制系統(tǒng)4-3 集成計(jì)數(shù)器其及應(yīng)用4-3-1 集成計(jì)數(shù)器741634-3-2 計(jì)數(shù)器74163的擴(kuò)展4-3-3 集成計(jì)數(shù)器的應(yīng)用舉例4-3-4 74192 雙時(shí)鐘模10加/減計(jì)數(shù)器4-3-3 集成計(jì)數(shù)器的應(yīng)用舉例1. 構(gòu)成可編程分頻器 分頻器可用來降低信號(hào)的頻率，是數(shù)字系統(tǒng)中常用的電路。分頻器的輸入信號(hào)頻率fI與輸出信號(hào)頻率fO之比稱為分頻比N。N進(jìn)制計(jì)數(shù)器可實(shí)現(xiàn)N分頻器?？删幊谭诸l器是指分頻比N隨輸入置數(shù)的變化而改變的分頻器?？删幊谭诸l器在通信、雷達(dá)和自動(dòng)控制系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。具有并行置數(shù)功能的

7、計(jì)數(shù)器都可以構(gòu)成可編程分頻器。 例1：可編程分頻器分頻比：16-N1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 11 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 00 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 11 2 3 4 5 6 7 8 9 102. 構(gòu)成序列信號(hào)發(fā)生器構(gòu)成 ： 計(jì)數(shù)器組合邏輯電路 序列信號(hào)是在時(shí)鐘脈沖作用下的一串周期性輸出的二進(jìn)制信號(hào)。序列信號(hào)的位數(shù)稱為序列長(zhǎng)度P例2：用計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)選擇器構(gòu)成序列信號(hào)發(fā)生器 設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為P的序列信號(hào)發(fā)生器，可以先設(shè)計(jì)一個(gè)模P的計(jì)數(shù)器，再加一個(gè)數(shù)據(jù)選擇器，計(jì)數(shù)器的輸出接在MUX的地址端，

8、序列數(shù)據(jù)接在MUX的數(shù)據(jù)端。例2：01100011序列信號(hào)發(fā)生器例3：設(shè)計(jì)一個(gè)011001序列信號(hào)發(fā)生器在數(shù)字電路中，能按一定時(shí)間、一定順序輪流輸出脈沖波形的電路稱為脈沖分配器。脈沖分配器也稱順序脈沖發(fā)生器或節(jié)拍脈沖發(fā)生器，一般由計(jì)數(shù)器和譯碼器組成。作為時(shí)間基準(zhǔn)的計(jì)數(shù)脈沖由計(jì)數(shù)器的輸入端送入，譯碼器即將計(jì)數(shù)器狀態(tài)譯成輸出端上的順序脈沖，使輸出端上的狀態(tài)按一定時(shí)間、一定順序輪流為1，或者輪流為0。3. 構(gòu)成脈沖分配器用集成計(jì)數(shù)器74LS163和集成3線-8線譯碼器74LS138構(gòu)成的8輸出脈沖分配器。16輸出脈沖分配器4-3 集成計(jì)數(shù)器其及應(yīng)用4-3-1 集成計(jì)數(shù)器741634-3-2 計(jì)數(shù)器7

9、4163的擴(kuò)展4-3-3 集成計(jì)數(shù)器的應(yīng)用舉例4-3-4 74192 雙時(shí)鐘模10加/減計(jì)數(shù)器4-3-4 74192 雙時(shí)鐘模10加/減計(jì)數(shù)器74192的標(biāo)準(zhǔn)邏輯符號(hào)74192的傳統(tǒng)邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)含義74192的特性74192 功能表模10減1計(jì)數(shù)110模10加1計(jì)數(shù)110D0D1D2D30000001Q0Q1Q2Q3CPDCPULDCR保 持010保 持010異步復(fù)位、異步預(yù)置的雙時(shí)鐘模10加/減計(jì)數(shù)器74192工作波形例4：74192構(gòu)成的模6計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)（用復(fù)位端）用異步清零端時(shí)，用N狀態(tài)返回清零。例5：74192構(gòu)成的模6計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)（用預(yù)置端）用異步置數(shù)端時(shí)，用最大的狀態(tài)1返回置數(shù)，數(shù)據(jù)輸入端為最小狀態(tài)值。利用異步復(fù)位（或預(yù)置）端構(gòu)成任意模計(jì)數(shù)器時(shí)都有一個(gè)短暫的過渡狀態(tài)，從而可能產(chǎn)生毛刺例6：用74192構(gòu)成模100加/減計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)1、用同步清零端時(shí)，用N-1狀態(tài)返回清零