數(shù)字電子技術(shù)（第3版）課件 第26講 5.4-5.5 中規(guī)模集成計數(shù)器及其應(yīng)用、中規(guī)模時序邏輯電路的分析

1.

構(gòu)成分頻器

5.4

中規(guī)模集成計數(shù)器及其應(yīng)用2.

組成數(shù)字鐘計數(shù)顯示電路

5.4.3計數(shù)器的應(yīng)用實(shí)例5.5

中規(guī)模時序邏輯電路的分析5.5.1

MSI時序邏輯電路的分析步驟5.5.2

分析舉例本章小結(jié)

返回結(jié)束放映2/11/20251復(fù)習(xí)實(shí)現(xiàn)同步N進(jìn)制計數(shù)器的級聯(lián)法？實(shí)現(xiàn)同步N進(jìn)制計數(shù)器的脈沖反饋法？2/11/202525.4.3計數(shù)器的應(yīng)用實(shí)例返回1.構(gòu)成分頻器

分頻器可用來降低信號的頻率，是數(shù)字系統(tǒng)中常用的電路。

分頻器的輸入信號頻率fI與輸出信號頻率fO之比稱為分頻比N。N進(jìn)制計數(shù)器可實(shí)現(xiàn)N分頻器。

程序分頻器是指分頻比N隨輸入置數(shù)的變化而改變的分頻器。用集成計數(shù)器實(shí)現(xiàn)的程序分頻器，在通信、雷達(dá)和自動控制系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。具有并行置數(shù)功能的計數(shù)器都可以構(gòu)成程序分頻器。

2/11/20253

表5-1474LS161的功能表

同步并行置數(shù)CO=Q3Q2Q1Q0CTTCP上升沿有效清零功能最優(yōu)先2/11/20254圖5-40程序分頻器（分頻比N為1~256）CC4516為可逆4位二進(jìn)制計數(shù)器

接成減法計數(shù)器（U/D＝0）

當(dāng)高、低位計數(shù)器均減為0時001分頻器的輸出信號fO

改變預(yù)置數(shù)的值，可以改變分頻比。當(dāng)前置數(shù)值S7S6S5S4S3S2S1S0為10000011，則該程序分頻器的分頻比N=？

132＝8×16＋3＋1

2/11/20255返回2．組成數(shù)字鐘計數(shù)顯示電路

通常數(shù)字鐘需要一個精確的時鐘信號，一般采用石英晶體振蕩器產(chǎn)生，經(jīng)分頻后得到周期為1秒的脈沖信號CP。圖5-41數(shù)字鐘“秒”計數(shù)、譯碼、顯示電路

個位十進(jìn)制×十位六進(jìn)制＝六十進(jìn)制加法計數(shù)器進(jìn)位信號BCD-七段顯示譯碼器7448，輸出為高電平有效。選共陰型數(shù)碼管BS201。仿真

2/11/202565.5

中規(guī)模時序邏輯電路的分析5.5.1MSI時序邏輯電路的分析步驟可以采用與分析MSI組合邏輯電路類似的劃分功能塊方法。劃分的功能塊既有組合邏輯電路功能塊，又有時序邏輯電路功能塊。如有必要，在對整個電路進(jìn)行整體功能分析時，可以畫出電路的工作波形。圖5-42分析MSI時序邏輯電路的流程圖

返回邏輯電路圖劃分功能塊分析各塊功能分析整體功能2/11/20257（1）將電路按功能劃分成3個功能塊5.5.2分析舉例

例5-2分析圖5-43所示電路的邏輯功能。設(shè)輸出邏輯變量R、Y、G分別為紅、黃和綠燈的控制信號，時鐘脈沖CP的周期為10S。

計數(shù)器譯碼器門電路（2）分析各功能塊電路的邏輯功能8進(jìn)制計數(shù)器反碼輸出的數(shù)據(jù)分配電路輸出譯碼電路返回2/11/20258圖5-44例5-2電路的工作波形

（3）分析總體邏輯功能,畫出電路的工作波形。在CP作用下，計數(shù)器循環(huán)計數(shù)，輸出信號R持續(xù)30S，Y持續(xù)10S，G持續(xù)30S，Y持續(xù)10S，周而復(fù)始?？傮w電路邏輯功能為交通燈控制電路。

該電路只是原理性的，與實(shí)用的電路有較大差距。實(shí)際的交通燈，黃燈（Y）通常只亮1～2秒，而紅燈（R）和綠燈（G）通常要亮60秒左右，故其控制電路要復(fù)雜一些。讀者可自行設(shè)計實(shí)際的交通燈控制電路。2/11/20259例5-3分析圖5-45所示電路的邏輯功能。

（1）將電路按功能劃分成3個功能塊⑵分析各功能塊電路的邏輯功能4位二進(jìn)制數(shù)值比較器門級組合電路雙時鐘輸入4位二進(jìn)制可逆計數(shù)器電路I：把輸入的二進(jìn)制數(shù)DA與標(biāo)準(zhǔn)值DB比較

電路Ⅱ：時鐘輸入控制電路。若YA<B=0，CP→CPU，加法計數(shù)；若YA<B=1，CP→CPD，減法計數(shù)；若YA=B=1，CP被封鎖，停止計數(shù)。

電路Ⅲ：可逆計數(shù)器。在CR脈沖的作用下每7個CP計數(shù)器復(fù)零。

2/11/202510（3）分析電路的總體邏輯功能設(shè)在CR作用下，計數(shù)器起始狀態(tài)為0000。以后，在每一個CP脈沖到來時，若DA>DB，計數(shù)器加1；若DA<DB，計數(shù)器減1；若DA=DB，CP被封鎖，計數(shù)器處于保持狀態(tài)。分析結(jié)果：該電路是數(shù)字誤差檢測電路。電路可以在規(guī)定的時間內(nèi)，檢測輸入的二進(jìn)制數(shù)碼與標(biāo)準(zhǔn)值的正負(fù)誤差是否在規(guī)定的范圍內(nèi)。2/11/202511若從計數(shù)器清0開始到7個時鐘脈沖過后，一直有DA>DB，計數(shù)器做加法，從0001計到0111狀態(tài)，則計數(shù)器輸出Q3Q2Q1Q0為0111；反之，若一直有DA<DB，計數(shù)器做減法，從1111計到1001狀態(tài)，則計數(shù)器輸出為1001(1001狀態(tài)是－7的補(bǔ)碼)。

7個脈沖過后，CR信號使計數(shù)器清0，準(zhǔn)備下一次比較。在7個脈沖的作用期間，計數(shù)器輸出的正常值應(yīng)在一7～＋7之間變化。例如，需要在一段時間內(nèi)多次測量恒溫室的溫度誤差是否在規(guī)定的范圍內(nèi)。2/11/202512本章小結(jié)

時序電路任何時刻的輸出不僅與當(dāng)時的輸入信號有關(guān)，而且還和電路原來的狀態(tài)有關(guān)。從電路的組成上來看，時序邏輯電路一定含有存儲電路（觸發(fā)器）。

時序邏輯電路的功能可以用狀態(tài)方程、狀態(tài)轉(zhuǎn)換表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或時序圖來描述。

數(shù)碼寄存器是用觸發(fā)器的兩個穩(wěn)定狀態(tài)來存儲0、1數(shù)據(jù)，一般具有清0、存數(shù)、輸出等功能。

移位寄存器除具有數(shù)碼寄存器的功能外，還有移位功能。由于移位寄存器中的觸發(fā)器一定不能存在空翻現(xiàn)象，所以只能用主從結(jié)構(gòu)的或邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器組成。移位寄存器還可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行-并行轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理等。返回2/11/202513

對各種集成寄存器和計數(shù)器，應(yīng)重點(diǎn)掌握它們的邏輯功能，對于內(nèi)部電路的分析，則放在次要位置?，F(xiàn)在已生產(chǎn)出的集成時序邏輯電路品種很多，可實(shí)現(xiàn)的邏輯功能也較強(qiáng)，應(yīng)在熟悉其功能的基礎(chǔ)上加以充分利用。計數(shù)器是一種非常典型、應(yīng)用很廣的時序電路，不僅能統(tǒng)計輸入時鐘脈沖的個數(shù)，還能用于分頻、定時、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖等。計數(shù)器的