二进制计数器-二进制加减计数器-同步异步计数器
计数器是数字系统中用得较多的基本逻辑器件。它不仅能记录输入时钟脉冲的个数,还www.ssbbww.com实现分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列等。例如,计算机中的时序发生器、分频器、指令计数器等都要使用计数器。
计数器的种类8ttt8。按时钟脉冲输入方式的不同,可分为同步计数器和异步计数器;按进位体制的不同,可分为二进制计数器和非二进制计数器;按计数过程中数字增减趋势的不同,可分为加计数器、减计数器和可逆计数器。
二进制异步计数器:
1.二进制异步加计数器
电路结构
以三位二进制异步加法计数器为例,如图8.4.1所示ssBbww。该电路由3个上升沿触发的D触发器组成,具有以下特点:每个D触发器输入端接该触发器Q 端信号,因而Q n+1=Q n,即各D触发器均处于计数www .ddd Tt. com;计数脉冲加到最低位触发器的C端,每个触发器的Q 端信号接到相邻高位的C端。
(2)原理分析:
假设各触发器均处于0态,根据电路结构特点以及D触发器工作特性,不难得到其www .ddd Tt. com图和时序图,www.Dddtt.com分别如图8.4.2和图8.4.3所示ssBbww。其中虚线是考虑触发器的传输延迟时间tpd后的波形。
由www .ddd Tt. com图www.ssbbww.com清楚地看到,从初始www .ddd Tt. com000(由清零脉冲所置)开始,每输入一个计数脉冲,计数器的www .ddd Tt. com按二进制递增(加1),输入第8个计数脉冲后,计数器又回到000www .ddd Tt. com。因此www.8 t tt8. com它是23进制加计数器,也称模八(M=8)加计数器。
从时序图www.ssbbww.com清楚地看到Q0,Q1,Q2的周期分别是计数脉冲(CP)周期的2倍,4倍、8倍,也www.hnygpx.com说Q0,Q1,Q2,分别对CP波形进行了二分频,四分频,八分频,因而计数器也可dddtt分频器。
需要sSbBwW.cOm说明的是,由图8.4.3中的虚线波形可知,在考虑各触发器的传输延迟时间tpd时,对于 一个n 位的二进制异步计数器www.,从一个计数脉冲(设为上升沿起作用)到来,到n 个触发器都翻转稳定,需要sSbBwW.cOm经历的最长时间是ntpd ,为保证计数器的www .ddd Tt. com能正确反应计数脉冲的个数,下一个计数脉冲(上升沿)必须ssbbww. c om在ntpd 后到来,因此www.8 t tt8. com计数脉冲的最小周期Tmin=ntpd 。
2.二进制异步减计数器:
图8.4.4是3位二进制异步减计数器的逻辑图和www .ddd Tt. com图。从初态000开始,在第一个计数脉冲作用后,触发器FF0由0翻转为1(Q0的借位信号),此上升沿使FF1也由0翻转为1(Q1的借位信号),www.hnygpx.com上升沿又使FF2 由0翻转为1,即计数器由000变成了111www .ddd Tt. com。在这一过程中,Q0向Q1进行了借位,Q1向Q2进行了借位。此后,每输入1个计数脉冲,计数器的www .ddd Tt. com按二进制递减(减1)。输入第8个计数脉冲后,计数器又回到000www .ddd Tt. com,完成一次循环。因此www.8 t tt8. com,该计数器是23进制(模8)异步减计数器,它同样具有分频作用。
综上所述,可对二进制异步计数器归纳出以下两点:
(1)n位二进制异步计数器由n个处于计数工作www .ddd Tt. com(对于 D 触发器,使Di=Qin;对于 JK 触发器,使Ji=Ki=1) 的触发器组成。各触发器之间
(2)在二进制异步计数器中,高位触发器的www .ddd Tt. com翻转必须ssbbww. c om在低一位触发器产生进位信号(加计数)或借位信号(减计数)之后才能实现。故又称这种类型的计数器为串行计数器。也正8 Tt t 8. com如此,异步计数器的工作速度较低。
8.4.2 二进制同步计数器
dd dtt. com提高计数速度,可采用同步计数器,其特点是,计数脉冲ssbbww. com接于各位触发器的时钟脉冲输入端,当计数脉冲到来时,各触发器ssbbww. com被触发,应该翻转的触发器是ssbbww. com翻转的,没有各级延迟时间的积累问题。同步计数器也可称为并行计数器。
1.二进制同步加计数器
图8.4.5是用JK触发器(但已令J=K)组成的4位二进制(M=16)同步加计数器。
由图可见,各位触发器的时钟脉冲输入端接同一计数脉冲CP ,各触发器的驱动方程分别为J0=K0=1,J1=K1=Q0、J2=K2=Q0Q1、 J3=K3=Q0Q1Q2 。
根据同步时序电路的分析方法,可得到该电路的www .ddd Tt. com表,如表8.4.1所示ssBbww。设从初态0000开始,8 Tt t 8. comJ0=K0=1,8ttt8每输入一个计数脉冲CP,最低位触发器FF0就翻转一次,其他位的触发器FFi仅在 Ji=Ki=Qi-1Qi-2……Q0=1的条件下,在CP 下降沿到来时才翻转。
图8.4.6是图8.4.5电路的时序图,其中虚线是考虑触发器的传输延迟时间tpd 后的波形。由此图可知,在同步计数器中,www.ddd tt. com计数脉冲CP ssbbww. com作用于各个触发器,8 tt t8.com触发器的翻转是ssbbww. com进行的,都比计数脉冲CP 的作用时间滞后一个tpd ,因此www.8 t tt8. com其工作速度SsbbwW.com要比异步计数器高。
应当指出的是,同步计数器的电路结构较异步计数器 ,需要sSbBwW.cOm增加www.8 t tt8. com 输入控制电路,因而其工作速度也要受这些控制电路的传输延迟时间的限制。8 tt t8.com将图8.4.5电路中触发器FF1、FF2和FF3的驱动信号分别改为
即可构成4位二进制同步减计数器.
2.二进制同步可逆计数器:
实际8ttt8应用中,有时 一个计数器即能作加计数又能作减计数。ssbbww. com兼有加和减两种计数功能的计数器称为可逆计数器。
4位二进制同步可逆计数器如图8.4.7所示ssBbww,它是在前面介绍的4位二进制同步加和减计数器的基础上,增加www.8 t tt8. com一控制电路构成的。由图可知,各触发器的驱动方程分别为
当加/减控制信号X=1时,FF1-FF3中的各J、K 端分别与低位各触发器的Q 端接通,进行加计数;当X=0时,各J、K 端分别与低位各触发器的Q 端接通,进行减计数,实现了可逆计数器的功能 ★★★★★ 湖南省阳光电子技术学校常年开设:手机维修培训、家电维修培训、电工培训、电脑维修培训、焊工培训--面向全国火爆招生!网址:http://www.hnygpx.com 报名电话:0731-85579057)。百分百安置就业。颁发全国通用权威证书。采用我校多年来独创的“模块教学法”,理论与实践相结合、原理+图纸+机器三位一体的教学模式,半天理论,半天实践,通俗易懂,确保无任何基础者也能全面掌握维修技能、成为同行业中的佼佼者。包教包会包工作(一期不会,免费学会为止)。