數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)-計(jì)數(shù)器

二-五-十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS9074LS90內(nèi)部含有兩個(gè)獨(dú)立的計(jì)數(shù)電路：一個(gè)是二進(jìn)制計(jì)數(shù)器(CP0為其時(shí)鐘，Q0為其輸出端)，另一個(gè)是五進(jìn)制計(jì)數(shù)器(CP1為其時(shí)鐘，Q3Q2Q1為其輸出端)。

外部時(shí)鐘CP送到CP0，將CP1與Q0連接，則構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。1)74LS90的介紹??將計(jì)數(shù)器適當(dāng)改接，可構(gòu)成多種進(jìn)制的計(jì)數(shù)器中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器組件?2）原理電路圖：Q2Q0JKQ1JKJKQDQ3JKCP0CP1R0(1)R0(2)R9(2)R9(1)Q0Q1Q2Q311Q0JKCP0Q0CP1Q2Q1JKJKQDQ3JKQ1Q2Q3二進(jìn)制計(jì)數(shù)器五進(jìn)制計(jì)數(shù)器清0置9R0(1)R0(2)&S9(2)S9(1)&級(jí)連法十進(jìn)制計(jì)數(shù)器fCP1=1/2fCP0Q0JKCP0Q0CP1Q2Q1JKJKQDQ3JKQ1Q2Q3S9(2)S9(1)&R0(1)R0(2)&3）引腳排列圖邏輯功能示意圖4）功能表1.反饋清零法當(dāng)計(jì)數(shù)狀態(tài)到M時(shí)，從觸發(fā)器的輸出端引出的反饋立即將計(jì)數(shù)器置零，M狀態(tài)不能保持，即構(gòu)成M進(jìn)制計(jì)數(shù)器。10.4.2用集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器CP0CP1Q0Q3Q1Q2S9(2)S9(1)R0(2)R0(1)74LS90CP計(jì)數(shù)脈沖

在Q3Q2Q1Q0

＝0110時(shí)立即清零。用一片74LS90構(gòu)成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器2.級(jí)聯(lián)法將M1進(jìn)制和M2進(jìn)制計(jì)數(shù)器串聯(lián)起來，構(gòu)成M進(jìn)制計(jì)數(shù)器。M=M1·

M21）利用兩片74LS90構(gòu)成100進(jìn)制計(jì)數(shù)器低一位的最高位向高一位進(jìn)位。即低一位的Q3與高一位的CP連。74LS90(十位)CP0CP1Q0Q3Q1Q2S9(2)S9(1)R0(2)R0(1)CPCP0CP1Q0Q3Q1S9(1)R0(2)R0(1)74LS90(個(gè)位)2）利用先反饋清零后級(jí)聯(lián)的方法組成36進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS90(高位)CP0CP1Q0Q3Q1Q2S9(2)S9(1)R0(2)R0(1)CPCP0CP1Q0Q3Q1S9(1)R0(2)R0(1)74LS90(低位)Q2S9(2)低位：4進(jìn)制高位：9進(jìn)制4

9=36進(jìn)制四進(jìn)制九進(jìn)制級(jí)聯(lián)用兩片74LS290構(gòu)成36

進(jìn)制8421碼計(jì)數(shù)器Q3Q2Q1Q0

000000001100102001130100401015011060111710008

10019

00000

十進(jìn)制數(shù)

分析：1.如何解決片間進(jìn)位問題？

從右面的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表中可以看到：個(gè)位片的Q3可以給十位片提供計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)。十位個(gè)位00100100例：243）利用先級(jí)聯(lián)后反饋清零的方法組成36進(jìn)制計(jì)數(shù)器分析：2.如何滿足“36

進(jìn)制”的要求？十位個(gè)位0035......共有36個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)3600(00110110)74LS90(十位)CP0CP1Q0Q3Q1Q2S9(2)S9(1)R0(2)R0(1)CPCP0CP1Q0Q3Q1S9(1)R0(2)R0(1)74LS90(個(gè)位)&Q2S9(2)&

用兩片74LS290構(gòu)成36

進(jìn)制8421碼計(jì)數(shù)器用集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法1）反饋清零法當(dāng)計(jì)數(shù)狀態(tài)到M時(shí)，從觸發(fā)器的輸出端引出的反饋立即將計(jì)數(shù)器置零，M狀態(tài)不能保持，即構(gòu)成M進(jìn)制計(jì)數(shù)器。2）級(jí)聯(lián)法將M1進(jìn)制和M2進(jìn)制計(jì)數(shù)器串聯(lián)起來，構(gòu)成M進(jìn)制計(jì)數(shù)器。M=M1·

M2歸納3）可以先反饋置零后級(jí)連；也可先級(jí)連后反饋置零。

注意進(jìn)位方式！計(jì)數(shù)器的功能和分類1.計(jì)數(shù)器的功能

記憶輸入脈沖的個(gè)數(shù)；用于定時(shí)、分頻、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖及進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算等等。2.計(jì)數(shù)器的分類同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器。加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器和可逆計(jì)數(shù)器。有時(shí)也用計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)容量(或稱模數(shù))來區(qū)分各種不同的計(jì)數(shù)器，如二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、二－十進(jìn)制計(jì)數(shù)器等等。N進(jìn)制計(jì)數(shù)器：逢N進(jìn)1。即經(jīng)過N個(gè)脈沖后又回到原狀態(tài)計(jì)數(shù)器

1異步計(jì)數(shù)器

在異步計(jì)數(shù)器中，有的觸發(fā)器直接受輸入計(jì)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(hào)作為自己的時(shí)鐘脈沖，因此各個(gè)觸發(fā)器狀態(tài)變換的時(shí)間先后不一，故被稱為“

異步計(jì)數(shù)器

”。組成異步計(jì)數(shù)器的觸發(fā)器必須接成計(jì)數(shù)式觸發(fā)器0000三位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)脈沖J0Q0Q0K0CPJ1Q1Q1K1J2Q2Q2K2Q2Q1Q0RDCPQ0Q1Q2001000010011100101110111000123456781011下降沿00101010101.異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器狀態(tài)表10101010001010110

1110001000計(jì)數(shù)脈沖Q2Q1Q0

012345678CPQ0Q1Q200100001001110010111011100012345678

一位八進(jìn)制計(jì)數(shù)器或三位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器

Q0輸出為二分頻Q1輸出為四分頻Q2輸出為八分頻思考用D觸發(fā)器構(gòu)成三位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。Q0D0Q0CP計(jì)數(shù)脈沖三位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器Q1D1Q1Q2D2Q2Q0Q1Q2功能同前10101010001010110

1110001000計(jì)數(shù)脈沖Q2Q1Q0

012345678請(qǐng)自行分析三位二進(jìn)制異步減法計(jì)數(shù)器的工作過程。優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單、可靠缺點(diǎn)：速度慢異步計(jì)數(shù)器特點(diǎn)：101010101111001011000010000計(jì)數(shù)脈沖Q2Q1Q0

012345678J0Q0Q0K0CPJ1Q1Q1K1J2Q2Q2K2Q2Q1Q0RDQ2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0計(jì)數(shù)脈沖CPJ2=Q1Q0，K2

＝1

J1=K1

＝1

J0=Q2

，K0

＝1

1)寫出控制端的邏輯表達(dá)式2.非二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0計(jì)數(shù)脈沖CP2)再列寫狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，分析其狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程：CPQ2Q1Q0對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)201021001130113410045000500000J2=Q1Q0，K2

＝1

J1=K1

＝1

J0=Q2

，K0

＝1

Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0計(jì)數(shù)脈沖CP

如前所述，電路為異步五進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。3)根據(jù)狀態(tài)表分析電路功能CPQ2Q1Q0對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)201021001130113410045000500000

在同步計(jì)數(shù)器中，各個(gè)觸發(fā)器都受同一時(shí)鐘脈沖→輸入計(jì)數(shù)脈沖的控制，因此，它們狀態(tài)的更新幾乎是同時(shí)的，故被稱為“同步計(jì)數(shù)器”。2同步計(jì)數(shù)器三位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)脈沖CPQ2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0Q2Q0Q11.同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器分析步驟：1）列寫各控制端的邏輯表達(dá)式：J2=K2=Q1Q0J1=K1=Q0J0=K0=1Q0：來一個(gè)CP，它就翻轉(zhuǎn)一次；Q1：當(dāng)Q0＝1時(shí)，它可翻轉(zhuǎn)一次；Q2：只有當(dāng)Q1Q0＝11時(shí)，它才能翻轉(zhuǎn)一次。20102100113011341004510156110671117800002）根據(jù)邏輯式及觸發(fā)器的前一個(gè)狀態(tài)確定其后一個(gè)狀態(tài)，列寫狀態(tài)表，分析其狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程CPQ2Q1Q0對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)00000J2=K2=Q1Q0J1=K1=Q0J0=K0=1狀態(tài)表列一個(gè)循環(huán)列一個(gè)循環(huán)CPQ0Q1Q23）還可以用波形圖顯示狀態(tài)轉(zhuǎn)換表4）根據(jù)狀態(tài)表或波形圖分析電路功能？加法還是減法；幾進(jìn)制？三位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器或一位八進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器的特點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)：速度快。缺點(diǎn)：脈沖源需功率大。思考

試設(shè)計(jì)一個(gè)四位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器電路，并檢驗(yàn)其正確性。提示四位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器狀態(tài)表CPQ3Q2Q1Q0十進(jìn)制數(shù)00000010001120010230011340100450101560110670111781000891001910101010111011111211001213110113141110141511111516000016J2=K2=Q1Q0J1=K1=Q0J0=K0=1J3=K3=Q2Q1Q0歸納2.計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)：異步計(jì)數(shù)器：同步計(jì)數(shù)器：各觸發(fā)