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时间:2020-09-18
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1、数字电路与逻辑设计第六章时序逻辑电路(二)西安邮电学院“校级优秀课程”6.5采用中规模集成器件设计任意进制计数器★计数器设计步骤如下:根据设计要求,确定有效状态;2.画状态转移图;3.选择集成器件,查看器件功能表;选择合适的反馈形式和反馈信号;5.画逻辑电路图;6.画出工作波形图(可选)。一、利用同步计数器实现任意模M计数器的方法:(一)利用清除端的复位法。(反馈清零法)(二)利用置入控制端的置位法。(同步预置法)M2、.M3、,从而实现模M的计数器。(一)反馈清零法确定有效状态(必须从全0开始);产生异步清除端信号;画逻辑图。设计方法:例:应用4位二进制同步计数器74161实现模10计数器,要求采用清除端复位法。分析:①根据设计要求,确定各种状态0~9;②画状态转移图;(一)反馈清零法6.5采用中规模集成器件设计任意进制计数器计数器状态转移图为:注意:用来清0的瞬态为M,该状态一经出现马上消失。(一)反馈清零法6.5采用中规模集成器件设计任意进制计数器☆为什么1010状态不算在主循环内,用波形图说明画出电路原理图同步计4、数器最低位Q0在CP↑翻转。先画最低位Q0。当第十个脉冲上升沿到达后Q3Q2Q1Q0=1010,/CR=0。只要/CR=0,计数器强制置0。1010只能使Q3Q1出现一个很窄的小毛刺。缺点:Q1输出波形上有毛刺。造成/CR脉冲宽度太窄,清0不可靠。&CPD3D2D1D0Q3Q2Q1Q0COCTPCTT741611(一)反馈清零法6.5采用中规模集成器件设计任意进制计数器6.5采用中规模集成器件设计任意进制计数器&&0&D3D2D1D0Q3Q2Q1Q0COCTPCTT74161当第十个CP↑到来:15、011G1G2G3010当第十个CP↓到来:01在第十个CP的作用下,Q端输出的清0信号宽度和计数脉冲CP=1的持续时间相同。足以保证各级触发器能正常工作。基本触发器Q=0,/CR=0,使Q3Q2Q1Q0=0000。基本触发器Q=1,/CR=1。000100加基本RS触发器,使/CR脉冲宽度变宽克服清0不可靠的方法:CP1(一)反馈清零法工作波形图:12345678910(一)反馈清零法(二)同步预置法:利用置数端,以置入某一固定二进制数值的方法,从而使N进制计数器跳跃(N-M)个状态,实现模值为6、M的计数器。设计方法:·确定有效状态(连续的M个状态)·确定置入数据(由第1个状态确定)·产生同步置入端信号(由最后1个状态确定)·画逻辑图1.M7、数从QDQCQBQA=0001开始则有效状态为00010010001101001000011101100101置入数据为DCBA=0001同步置入信号(二)同步预置法例、用74161的置入控制端构成8进制计数器(方法3)利用进位信号CO来控制同步置入端则有效状态为QDQCQBQA10001001101010111111111011011100置入数据为DCBA=1000同步置入信号(二)同步预置法例:用四位同步二进制计数器74161设计8421BCD码计数器。解:8421BCD码计数器的状态转移图8、如图所示从状态转移图可以看出,当计数器的状态为1001时,74161不再执行计数功能,而是要执行置数功能,使161跳过6个状态,使1001的下一个状态为0000。可以得到:D3D2D1D0=0000(二)同步预置法画出逻辑图如图D3D2D1D0=0000例:用四位同步二进制计数器74161设计8421BCD码计数器。(二)同步预置法例:用四位同步二进制计数器74161设计余3BCD码计数器。解:余3BCD码计数器的状态转移图如图所示D3D2D1D0=0000画出逻辑图(二)同步预置
2、.M3、,从而实现模M的计数器。(一)反馈清零法确定有效状态(必须从全0开始);产生异步清除端信号;画逻辑图。设计方法:例:应用4位二进制同步计数器74161实现模10计数器,要求采用清除端复位法。分析:①根据设计要求,确定各种状态0~9;②画状态转移图;(一)反馈清零法6.5采用中规模集成器件设计任意进制计数器计数器状态转移图为:注意:用来清0的瞬态为M,该状态一经出现马上消失。(一)反馈清零法6.5采用中规模集成器件设计任意进制计数器☆为什么1010状态不算在主循环内,用波形图说明画出电路原理图同步计4、数器最低位Q0在CP↑翻转。先画最低位Q0。当第十个脉冲上升沿到达后Q3Q2Q1Q0=1010,/CR=0。只要/CR=0,计数器强制置0。1010只能使Q3Q1出现一个很窄的小毛刺。缺点:Q1输出波形上有毛刺。造成/CR脉冲宽度太窄,清0不可靠。&CPD3D2D1D0Q3Q2Q1Q0COCTPCTT741611(一)反馈清零法6.5采用中规模集成器件设计任意进制计数器6.5采用中规模集成器件设计任意进制计数器&&0&D3D2D1D0Q3Q2Q1Q0COCTPCTT74161当第十个CP↑到来:15、011G1G2G3010当第十个CP↓到来:01在第十个CP的作用下,Q端输出的清0信号宽度和计数脉冲CP=1的持续时间相同。足以保证各级触发器能正常工作。基本触发器Q=0,/CR=0,使Q3Q2Q1Q0=0000。基本触发器Q=1,/CR=1。000100加基本RS触发器,使/CR脉冲宽度变宽克服清0不可靠的方法:CP1(一)反馈清零法工作波形图:12345678910(一)反馈清零法(二)同步预置法:利用置数端,以置入某一固定二进制数值的方法,从而使N进制计数器跳跃(N-M)个状态,实现模值为6、M的计数器。设计方法:·确定有效状态(连续的M个状态)·确定置入数据(由第1个状态确定)·产生同步置入端信号(由最后1个状态确定)·画逻辑图1.M7、数从QDQCQBQA=0001开始则有效状态为00010010001101001000011101100101置入数据为DCBA=0001同步置入信号(二)同步预置法例、用74161的置入控制端构成8进制计数器(方法3)利用进位信号CO来控制同步置入端则有效状态为QDQCQBQA10001001101010111111111011011100置入数据为DCBA=1000同步置入信号(二)同步预置法例:用四位同步二进制计数器74161设计8421BCD码计数器。解:8421BCD码计数器的状态转移图8、如图所示从状态转移图可以看出,当计数器的状态为1001时,74161不再执行计数功能,而是要执行置数功能,使161跳过6个状态,使1001的下一个状态为0000。可以得到:D3D2D1D0=0000(二)同步预置法画出逻辑图如图D3D2D1D0=0000例:用四位同步二进制计数器74161设计8421BCD码计数器。(二)同步预置法例:用四位同步二进制计数器74161设计余3BCD码计数器。解:余3BCD码计数器的状态转移图如图所示D3D2D1D0=0000画出逻辑图(二)同步预置
3、,从而实现模M的计数器。(一)反馈清零法确定有效状态(必须从全0开始);产生异步清除端信号;画逻辑图。设计方法:例:应用4位二进制同步计数器74161实现模10计数器,要求采用清除端复位法。分析:①根据设计要求,确定各种状态0~9;②画状态转移图;(一)反馈清零法6.5采用中规模集成器件设计任意进制计数器计数器状态转移图为:注意:用来清0的瞬态为M,该状态一经出现马上消失。(一)反馈清零法6.5采用中规模集成器件设计任意进制计数器☆为什么1010状态不算在主循环内,用波形图说明画出电路原理图同步计
4、数器最低位Q0在CP↑翻转。先画最低位Q0。当第十个脉冲上升沿到达后Q3Q2Q1Q0=1010,/CR=0。只要/CR=0,计数器强制置0。1010只能使Q3Q1出现一个很窄的小毛刺。缺点:Q1输出波形上有毛刺。造成/CR脉冲宽度太窄,清0不可靠。&CPD3D2D1D0Q3Q2Q1Q0COCTPCTT741611(一)反馈清零法6.5采用中规模集成器件设计任意进制计数器6.5采用中规模集成器件设计任意进制计数器&&0&D3D2D1D0Q3Q2Q1Q0COCTPCTT74161当第十个CP↑到来:1
5、011G1G2G3010当第十个CP↓到来:01在第十个CP的作用下,Q端输出的清0信号宽度和计数脉冲CP=1的持续时间相同。足以保证各级触发器能正常工作。基本触发器Q=0,/CR=0,使Q3Q2Q1Q0=0000。基本触发器Q=1,/CR=1。000100加基本RS触发器,使/CR脉冲宽度变宽克服清0不可靠的方法:CP1(一)反馈清零法工作波形图:12345678910(一)反馈清零法(二)同步预置法:利用置数端,以置入某一固定二进制数值的方法,从而使N进制计数器跳跃(N-M)个状态,实现模值为
6、M的计数器。设计方法:·确定有效状态(连续的M个状态)·确定置入数据(由第1个状态确定)·产生同步置入端信号(由最后1个状态确定)·画逻辑图1.M7、数从QDQCQBQA=0001开始则有效状态为00010010001101001000011101100101置入数据为DCBA=0001同步置入信号(二)同步预置法例、用74161的置入控制端构成8进制计数器(方法3)利用进位信号CO来控制同步置入端则有效状态为QDQCQBQA10001001101010111111111011011100置入数据为DCBA=1000同步置入信号(二)同步预置法例:用四位同步二进制计数器74161设计8421BCD码计数器。解:8421BCD码计数器的状态转移图8、如图所示从状态转移图可以看出,当计数器的状态为1001时,74161不再执行计数功能,而是要执行置数功能,使161跳过6个状态,使1001的下一个状态为0000。可以得到:D3D2D1D0=0000(二)同步预置法画出逻辑图如图D3D2D1D0=0000例:用四位同步二进制计数器74161设计8421BCD码计数器。(二)同步预置法例:用四位同步二进制计数器74161设计余3BCD码计数器。解:余3BCD码计数器的状态转移图如图所示D3D2D1D0=0000画出逻辑图(二)同步预置
7、数从QDQCQBQA=0001开始则有效状态为00010010001101001000011101100101置入数据为DCBA=0001同步置入信号(二)同步预置法例、用74161的置入控制端构成8进制计数器(方法3)利用进位信号CO来控制同步置入端则有效状态为QDQCQBQA10001001101010111111111011011100置入数据为DCBA=1000同步置入信号(二)同步预置法例:用四位同步二进制计数器74161设计8421BCD码计数器。解:8421BCD码计数器的状态转移图
8、如图所示从状态转移图可以看出,当计数器的状态为1001时,74161不再执行计数功能,而是要执行置数功能,使161跳过6个状态,使1001的下一个状态为0000。可以得到:D3D2D1D0=0000(二)同步预置法画出逻辑图如图D3D2D1D0=0000例:用四位同步二进制计数器74161设计8421BCD码计数器。(二)同步预置法例:用四位同步二进制计数器74161设计余3BCD码计数器。解:余3BCD码计数器的状态转移图如图所示D3D2D1D0=0000画出逻辑图(二)同步预置
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