电工技术电子技术-清华-33

第33讲第14章时序逻辑电路14.3计数器14.1触发器14.1.3J-K触发器1.维持—阻塞型J-K触发器（边沿触发）—类型及符号QQRSJKCPQQRSJKCP有2种类型:CP上升沿触发CP下降沿触发14.1.3J-K触发器维持—阻塞型J-K触发器(续)QQRSJKCPR复位端S置位端R=0,S=1时Q=0R=1,S=0时Q=1正常工作时R=1,S=1R、S端功能CP下降沿触发的J-K触发器的R、S功能相同J、K控制端的功能QQRSJKCPCP上升沿触发维持—阻塞型J-K触发器(续)JKCPQn+1说明00Qn保持010清0101置111Qn翻转0,1QnCP下降沿触发的J-K触发器J、K功能相同，只是在CP下降沿触发用J-K触发器构成2分频器QQRSJKCPCP10CPQQ当JK=11时，在CP上升沿翻转FQ=FCP/2RS,JK甩空或通过4.7k的电阻接高电平CPQ2QQRSJKCPQQRSJKCPCP2个2分频器级联组成4分频器F2Q=FCP/42Q1QCP2Q4QQRSJKCP10CPQQ当JK=11时，在CP下降沿翻转用CP下降沿触发的J-K触发器构成2分频器CP2.主从型J-K触发器符号QQRSJKCP在CP上升沿时,接收J、K信息,Q不变化在CP下降沿时,根据接收到的J、K信息，Q变化JKQn+100Qn01010111QnCP主从型J－K触发器工作波形图举例JKQn+100Qn01010111Qn0CPJKQ置1清0翻转翻转CP接收JK信号Q状态转变有多个J、K控制端的J-K触发器QQRSJ1K1CPJ2K2&&JKJ=J1•J2K=K1•K2触发器课堂练习题目:时钟CP及输入信号D的波形如图所示,试画出各触发器输出端Q的波形,设各输出端Q的初始状态=0.JKQ1DCPQ2JKQ1DCPQ3触发器课堂练习(续)JKQ1DCPQ2CPDQ2(J)KQ3JKQ1DCPQ3维-阻型J-K触发器主从型J-K触发器J=0、K=1时，CPQ=0J=1、K=0时，CPQ=114.3计数器14.3.1二进制计数器二进制数:用0和1两个数字表示,加1计数,逢2进10000+)10001+)10010第0位的1相当于十进制的1第1位的1相当于十进制的2二进制数4位二进制数:Q3Q2Q1Q0位数:3210权重:2232120284218421码相当于十进制数:8Q3+4Q2+2Q1+1Q0例:Q3Q2Q1Q0=1010B=81+40+21+10=10DB代表二进制数(Binary)D代表十进制数(Decimal)4位二进制表示的最大数为:1111B=8+4+2+1=15D=1248位二进制表示的最大数为:11111111B=D25512816位二进制表示的最大数为:D655351216二进制数所表示数的范围:4位二进制加法计数器状态转换表CPQ3Q2Q1Q0000001000120010300114010050101601107011181000要求:每来一个CP,计数器加1CPQ3Q2Q1Q0910011010101110111211001311011411101511111600001.异步二进制加法计数器用触发器组成计数器QQRSJKJKQn+100Qn01010111QnCP上升沿触发例:用维—阻型J-K触发器组成异步二进制加法计数器由JK=11控制触发器翻转计数用4个维—阻型J-K触发器组成4位异步二进制加法计数器QQRSJKQQRSJKQQRSJKQQRSJKR清0脉冲进位脉冲Q0Q1Q2Q3CP计数脉冲4位异步二进制加法计数器时序图12345678910111213141516CPQ0Q1Q2Q3000010001000100011110000异步:各触发器不同时翻转,从低位到高位依次翻转CP的上升沿Q0翻转Q0的上升沿Q1翻转Q1的上升沿Q2翻转Q2的上升沿Q3翻转QQRSJKQQRSJKQQRSJKQQRSJKRQ0Q1Q2Q3CP4位异步二进制加法计数器状态转换表CPQ3Q2Q1Q0000001000120010300114010050101601107011181000CPQ3Q2Q1Q091001101010111011121100131101141110151111160000每16个CP循环一周2.同步二进制加法计数器同步:每个触发器都用同一个CP触发，要翻转时同时翻转设计方法:用低位的Q控制高位的J、K，决定其翻转还是不翻转。JK＝00时，不翻转(保持原状)JK＝11时，翻转JKQn+100Qn01010111QnJ-K触发器真值表分析状态转换表，找出控制规律：CPQ3Q2Q1Q0000001000120010300114010050101601107011181000(1)Q0的翻转：每来一个CP，Q0翻转一次(2)Q1的翻转:Q0=1时,再来一个CP,Q1翻转一次(3)Q2的翻转:Q1Q0=11时,再来一个CP,Q2翻转一次(4)Q3的翻转:Q2Q1Q0=111时,再来一个CP,Q3翻转一次CPQ3Q2Q1Q091001101010111011121100131101141110151111160000QQRSJKQQRSJKQQRSJKQQRSJK同步二进制加法计数器设计用维—阻型J-K触发器(1)Q0的翻转：每来一个CP，Q0翻转一次R清0脉冲CP(2)Q1的翻转:Q0=1时,再来一个CP,Q1翻转一次(3)Q2的翻转:Q1Q0=11时,再来一个CP,Q2翻转一次&Q1Q0Q0Q1Q2Q3JK=11J,K=Q0J,K=(Q1•Q0)(4)Q3的翻转:Q2Q1Q0=111时,再来一个CP,Q3翻转一次J,K=(Q2•Q1•Q0)&Q2Q1Q0同步二进制加法计数器QQRSJKQQRSJKQQRSJKQQRSJKR清0脉冲CP&Q1Q0Q0Q1Q2Q3&Q2Q1Q0同步二进制加法计数器的波形图与异步二进制加法计数器的画法相同,状态转换表也相同，但是...波形图4位同步二进制加法计数器时序图12345678910111213141516CPQ0Q1Q2Q3000010001000100011110000同步计数器各触发器在同一时刻翻转而异步计数器各触发器翻转时刻不同,低位的领先,高位的迟后,延迟时间为纳秒(ns)级十进制数用0~9十个数字表示,而数字电路中使用二进制,所以须用二进制数给十进制数编码14.3.2十进制计数器编码方法:用4位二进制数表示1位十进制数,称为二—十进制编码,又称BCD码(BCD—BinaryCodedDecimal)二进制数用8421码十进制数:用0~9共十个数字表示所以,用十个4位二进制数表示0~9CPQ3Q2Q1Q0101010111011121100131101141110151111CPQ3Q2Q1Q000000100012001030011401005010160110701118100091001十进制数的编码方法例:3位十进制数:100,用BCD码表示100000100000000BCD码十进制数异步十进制加法计数器设计(用下降沿触发的维—阻型J-K触发器)JKQn+100Qn01010111QnQQRSJKCP在CP时,根据JK状态Q变化异步十进制加法计数器设计(用下降沿触发的维—阻型J-K触发器)CPQ3Q2Q1Q000000100012001030011401005010160110701118100091001分析状态转换表,找出JK控制规律:(1)CP时,Q0翻转,JK=11(2)Q0时,Q1翻转(3)Q1时,Q2翻转,JK=111010100000(5)当Q3=1(Q3=0)且Q0时,将Q1清0(4)Q0时,Q3翻转,且Q2Q1=11时,Q3由0翻转成1Q2Q1=00时,Q3被清成0RQQRSJKQQRSJKQQRSJKQQRSJK(1)CP时,Q0翻转,JK=11异步十进制加法计数器设计(用下降沿触发的维—阻型J-K触发器)CPQ0Q1Q2Q3(2)Q0时,Q1翻转(3)Q1时,Q2翻转,JK=11&(4)Q0时,Q3翻转,且Q2Q1=11时,Q3由0翻转成1Q2Q1=00时,Q3被清成0(5)当Q3=1(Q3=0)且Q0时,将Q1清0异步十进制加法计数器(用下降沿触发的维—阻型J-K触发器)时序图12345678910CPQ0Q1Q2Q300001000100010001001000011000010101010101110十进制加法计数器状态转换表CPQ3Q2Q1Q000000100012001030011401005010160110701118100091001100000每10个CP循环一周RQQRSJKQQRSJKQQRSJKQQRSJKCPQ0Q1Q2Q3&异步十进制加法计数器2个十进制计数器组成1个100进制计数器Q3Q2Q1Q0CPR异步十进制加法计数器Q3Q2Q1Q0CPR异步十进制加法计数器Q3Q2Q1Q0CPR异步十进制加法计数器CP进位脉冲个位数十位数RQ3由1变成0时，向十位数送一个进位脉冲，使十位数计一个数，同时个位数全变成000014.3.4数字集成电路计数器常用数字集成电路计数器芯片举例:74LS1604位同步十进制加法计数器，直接清除74LS1614位同步二进制加法计数器，直接清除74LS1624位同步十进制加法计数器，同步清除74LS1634位同步二进制加法计数器，同步清除74LS1904位同步十进制加/减法计数器74LS1914位同步二进制加/减法计数器74LS1924位同步十进制加/减法计数器，带清除74LS1934位同步二进制加/减法计数器，带清除1.集成计数器74LS90(国产T4290)的逻辑结构及功能74LS90－2分频和5分频的十进制计数器52&&CPACPBS9(1)S9(2)R0(2)R0(1)QDQAQCQB时钟输出控制信号(下降沿触发)一位二进制计数器三位五进制计数器74LS90的功能（计数功能）2分频器(二进制计数器)(五进制计数器)5分频器CPAQAn+1QAnCPBQDQCQB00001001201030114100500052&&CPACPBS9(1)R0(2)R0(1)QDQAQCQBS9(2)S9(2)52&&CPACPBS9(1)R0(2)R0(1)QDQAQCQB74LS90的功能(置9端、清0端的功能）R0(1)R0(2)S9(1)S9(2)功能11任一为0清0(QDQCQBQA=0000)任意11置9(QDQCQBQA=1001)任一为0任一为0计数2.由74LS90构成任意进制计数器S9(2)52&&CPACPBS9(1)R0(2)R0(1)QDQAQCQB(1)用一片74LS90组成BCD码异步十进制计数器计数转换状态表如下:清0R0(1)=1R0(2)=1计数R0(1)=0R0(2)=0QDQCQBQAS9(1)S9(2)R0(1)R0(2)CPBCPACP74LS90CPAQDQCQBQA0000010001200103001140100用74LS90组成的异步十进制计数器转换状态表每一个CPA的下降沿,QA翻转一次每一个QA的下降沿(1→0),QB翻转一次CPAQDQCQBQA5010160110701118100091001100000五进制(2)用一片74LS90组成六进制计数器CPAQCQBQA0000100120103011410051016110QDQCQBQAS9(1)S9(2)R0(1)R0(2)CPBCPACP进位脉冲计数脉冲当QCQB=11时,将输出清0000先接成十进制计数器(2)用一片74LS90组成六进制计数器（续）波形图CPAQCQBQA0000100120103011410051016000CPQAQBQC123456000100100110001101000总结:用一片74LS90设计N进制计数器的一般方法第N个CP脉冲后,由输出端的“1”去控制清0端R0(1)、R0(2)