电子技术第17讲触发器计数器ppt课件.ppt

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1、第,17,讲,第,14,章,时序逻辑电路,14.3,计数器,14.1,触发器,14.1.3 J-K,触发器,1.,维持,阻塞型,J-K,触发器,（边沿触发）,类型及符号,Q,Q,R,S,J,K,CP,Q,Q,R,S,J,K,CP,有,2,种类型,:,CP,上升沿触发,CP,下降沿触发,14.1.3 J-K,触发器,维持,阻塞型,J-K,触发器,(,续,),Q,Q,R,S,J,K,CP,R,复位端,S,置位端,R=0,S=1,时,Q=0,R=1,S=0,时,Q=1,正常工作时,R=1,S=1,R,、,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

2、能,Q,Q,R,S,J,K,CP,CP,上升沿触发,维持,阻塞型,J-K,触发器,(,续,),J K CP Q,n+1,说明,0 0 Q,n,保持,0 1 0,清,0,1 0 1,置,1,1 1 Q,n,翻转,0,1 Q,n,CP,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,Q,Q,R,S,J,K,CP,CP,1,0,CP,Q,Q,当,JK=11,时，在,CP,上升沿翻转,F,Q,=F,CP,/2,RS,JK,甩空或通过,4.7k,?,的电阻接高电平,CP,Q,?,2,Q,Q,R,S,J,K,CP,Q,Q,R,S,J,K,C

3、P,CP,2,个,2,分频器级联组成,4,分频器,F,2Q,=F,CP,/4,2Q,1Q,CP,2Q,?,4,Q,Q,R,S,J,K,CP,1,0,CP,Q,Q,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,CP,2.,主从型,J-K,触发器,符号,Q,Q,R,S,J,K,CP,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,J K Q,n+1,0 0 Q,n,0 1 0,1 0 1,1 1 Q,n,CP,主从型,J,K,触发器工作波形图举例,J K Q,n+1,0 0

4、 Q,n,0 1 0,1 0 1,1 1 Q,n,0,CP,J,K,Q,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,Q,Q,R,S,J,1,K,1,CP,J,2,K,2,&,&,J,K,J=J,1,?J,2,K=K,1,?K,2,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.,J,K,Q,1,D,CP,Q2,J,K,Q,1,D,CP,Q3,触发器课堂练习,(,续,),J,K,Q,1,D,CP,Q2,CP,D,Q2,(J),K,Q3

5、,J,K,Q,1,D,CP,Q3,维,-,阻型,J-K,触发器,主从型,J-K,触发器,J=0,、,K=1,时，,CP Q=0,J=1,、,K=0,时，,CP Q=1,14.3,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,1,0 0 0 0,+)1,0 0 0 1,+)1,0 0 1 0,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,:Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,位数,:3 2 1 0,权重,:,2,2,3,2,1,2,0,2,8 4 2 1,8421,码,相当于十进制数,

6、:8Q,3,+4Q,2,+2Q,1,+1Q,0,例,:Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,=,1010,B,=8,1,+4,0,+2,1,+1,0,=10D,B,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=,1,2,4,?,8,位二进制表示的最大数为,:,11111111B=,D,255,1,2,8,?,?,16,位二进制表示的最大数为,:,D,65535,1,2,16,?,?,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,CP Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,0 0 0 0 0,1 0

7、0 0 1,2 0 0 1 0,3 0 0 1 1,4 0 1 0 0,5 0 1 0 1,6 0 1 1 0,7 0 1 1 1,8 1 0 0 0,要求,:,每来一个,CP,计数器加,1,CP Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,9 1 0 0 1,10 1 0 1 0,11 1 0 1 1,12 1 1 0 0,13 1 1 0 1,14 1 1 1 0,15 1 1 1 1,16 0 0 0 0,1.,异步二进制加法计数器,用触发器组成计数器,Q,Q,R,S,J,K,J K Q,n+1,0 0 Q,n,0 1 0,1 0 1,1 1 Q,n,CP,上升沿触发,例,:,用维,阻型,J-K,触

8、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,Q,Q,R,S,J,K,Q,Q,R,S,J,K,Q,Q,R,S,J,K,Q,Q,R,S,J,K,R,清,0,脉冲,进位脉冲,Q,0,Q,1,Q,2,Q,3,CP,计数脉冲,4,位,异步,二进制加法,计数器时序图,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16,CP,Q,0,Q,1,Q,2,Q,3,0,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,0,1,1,1,1,0,0,0,0,异步,:,各触发器不同时翻转,从

9、低位到高位依次翻转,CP,的上升沿,Q,0,翻转,Q,0,的上升沿,Q,1,翻转,Q,1,的上升沿,Q,2,翻转,Q,2,的上升沿,Q,3,翻转,Q,Q,R,S,J,K,Q,Q,R,S,J,K,Q,Q,R,S,J,K,Q,Q,R,S,J,K,R,Q,0,Q,1,Q,2,Q,3,CP,4,位异步二进制加法计数器,状态转换表,CP Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,0 0 0 0 0,1 0 0 0 1,2 0 0 1 0,3 0 0 1 1,4 0 1 0 0,5 0 1 0 1,6 0 1 1 0,7 0 1 1 1,8 1 0 0 0,CP Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,9 1 0 0 1,

10、10 1 0 1 0,11 1 0 1 1,12 1 1 0 0,13 1 1 0 1,14 1 1 1 0,15 1 1 1 1,16 0 0 0 0,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,J K Q,n+1,0 0 Q,n,0 1 0,1 0 1,1 1 Q,n,J-K,触发器真值表,分析状态转换表，找出控制规律：,CP Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,0 0

11、 0 0 0,1 0 0 0 1,2 0 0 1 0,3 0 0 1 1,4 0 1 0 0,5 0 1 0 1,6 0 1 1 0,7 0 1 1 1,8 1 0 0 0,(1)Q,0,的翻转：,每来一个,CP,，,Q,0,翻转,一次,(2)Q,1,的翻转,:,Q,0,=1,时,再来一个,CP,Q,1,翻转一次,(3)Q,2,的翻转,:,Q,1,Q,0,=11,时,再来一个,CP,Q,2,翻转一次,(4)Q,3,的翻转,:,Q,2,Q,1,Q,0,=111,时,再来一个,CP,Q,3,翻转一次,CP Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,9 1 0 0 1,10 1 0 1 0,11 1 0 1

12、1,12 1 1 0 0,13 1 1 0 1,14 1 1 1 0,15 1 1 1 1,16 0 0 0 0,Q,Q,R,S,J,K,Q,Q,R,S,J,K,Q,Q,R,S,J,K,Q,Q,R,S,J,K,同步二进制加法计数器设计,用维,阻型,J-K,触发器,(1)Q,0,的翻转：,每来一个,CP,，,Q,0,翻转,一次,R,清,0,脉冲,CP,(2)Q,1,的翻转,:,Q,0,=1,时,再来一个,CP,Q,1,翻转一次,(3)Q,2,的翻转,:,Q,1,Q,0,=11,时,再来一个,CP,Q,2,翻转一次,&,Q,1,Q,0,Q,0,Q,1,Q,2,Q,3,JK=11,J,K=Q,0,J

13、,K=(Q,1,?Q,0,),(4)Q,3,的翻转,:,Q,2,Q,1,Q,0,=111,时,再来一个,CP,Q,3,翻转一次,J,K=(Q,2,?Q,1,?Q,0,),&,Q,2,Q,1,Q,0,同步二进制加法计数器,Q,Q,R,S,J,K,Q,Q,R,S,J,K,Q,Q,R,S,J,K,Q,Q,R,S,J,K,R,清,0,脉冲,CP,&,Q,1,Q,0,Q,0,Q,1,Q,2,Q,3,&,Q,2,Q,1,Q,0,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,1 2 3 4 5 6 7 8 9 1

14、0 11 12 13 14 15 16,CP,Q,0,Q,1,Q,2,Q,3,0,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,0,1,1,1,1,0,0,0,0,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,09,十个数字表示,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,Binary Coded Decimal),二进制数用,8421,码,十进制数

15、,:,用,0 9,共十个数字表示,所以,用十个,4,位二进制数表示,09,CP Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,10 1 0 1 0,11 1 0 1 1,12 1 1 0 0,13 1 1 0 1,14 1 1 1 0,15 1 1 1 1,CP Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,0 0 0 0 0,1 0 0 0 1,2 0 0 1 0,3 0 0 1 1,4 0 1 0 0,5 0 1 0 1,6 0 1 1 0,7 0 1 1 1,8 1 0 0 0,9 1 0 0 1,十进制数的编码方法,例,:3,位十进制数,:100,用,BCD,码表示,1,0,0,0001 0000 0000,BC

16、D,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,),J K Q,n+1,0 0 Q,n,0 1 0,1 0 1,1 1 Q,n,Q,Q,R,S,J,K,CP,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,),CP Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,0 0 0 0 0,1 0 0 0 1,2 0 0 1 0,3 0 0 1 1,4 0 1 0 0,5 0 1 0 1,6 0 1 1 0,7 0 1 1 1,8 1 0 0 0,9 1 0 0 1,分析状态转换表,找出,JK,控制规律,:,(1)

17、CP,时,Q,0,翻转,JK=11,(2)Q,0,时,Q,1,翻转,(3)Q,1,时,Q,2,翻转,JK=11,10 1 0 1 0,0,0,0,0,(5),当,Q,3,=1(Q,3,=0),且,Q,0,时,将,Q,1,清,0,(4)Q,0,时,Q,3,翻转,且,Q,2,Q,1,=11,时,Q,3,由,0,翻转成,1,Q,2,Q,1,=00,时,Q,3,被清成,0,R,Q,Q,R,S,J,K,Q,Q,R,S,J,K,Q,Q,R,S,J,K,Q,Q,R,S,J,K,(1)CP,时,Q,0,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,),CP,Q,0,Q

18、,1,Q,2,Q,3,(2)Q,0,时,Q,1,翻转,(3)Q,1,时,Q,2,翻转,JK=11,&,(4)Q,0,时,Q,3,翻转,且,Q,2,Q,1,=11,Q,3,由,0,翻转成,1,Q,2,Q,1,=00,时,Q,3,被清成,0,(5),当,Q,3,=1(Q,3,=0),且,Q,0,时,将,Q,1,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,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10,CP,Q,0,Q,1,Q,2,Q,3,0,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,1,0,0,0,0,1,1,0,0,0,0,1,0

19、,1,0,1,0,1,0,1,0,1,1,1,0,十进制加法计数器,状态转换表,CP Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,0 0 0 0 0,1 0 0 0 1,2 0 0 1 0,3 0 0 1 1,4 0 1 0 0,5 0 1 0 1,6 0 1 1 0,7 0 1 1 1,8 1 0 0 0,9 1 0 0 1,10 0 0 0 0,每,10,个,CP,循环一周,R,Q,Q,R,S,J,K,Q,Q,R,S,J,K,Q,Q,R,S,J,K,Q,Q,R,S,J,K,CP,Q,0,Q,1,Q,2,Q,3,&,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,Q,3,Q,2

20、,Q,1,Q,0,CP,R,异步十进制加法计数器,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,CP,R,异步十进制加法计数器,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,CP,R,异步十进制加法计数器,CP,进位脉冲,个位数,十位数,R,Q,3,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,0000,14.3.4,数字集成电路计数器,常用数字集成电路计数器芯片举例,:,74LS160 4,位同步十进制加法计数器，直接清除,74LS161 4,位同步二进制加法计数器，直接清除,74LS162 4,位同步十进制加法计数器，同步清除,74LS163 4,位同步二进制加法计数器，同步清除

21、,74LS190 4,位同步十进制加,/,减法计数器,74LS191 4,位同步二进制加,/,减法计数器,74LS192 4,位同步十进制加,/,减法计数器，带清除,74LS193 4,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,&,&,CP,A,CP,B,S,9,(1),S,9,(2),R,0,(2),R,0,(1),Q,D,Q,A,Q,C,Q,B,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

22、）,2,分频器,(,二进制计数器,),(,五进制计数器,),5,分频器,CP,A,Q,A n+1,Q,A n,CP,B,Q,D,Q,C,Q,B,0 0 0 0,1 0 0 1,2 0 1 0,3 0 1 1,4 1 0 0,5 0 0 0,?,5,?,2,&,&,CP,A,CP,B,S,9,(1),R,0,(2),R,0,(1),Q,D,Q,A,Q,C,Q,B,S,9,(2),S,9,(2),?,5,?,2,&,&,CP,A,CP,B,S,9,(1),R,0,(2),R,0,(1),Q,D,Q,A,Q,C,Q,B,74LS90,的功能,(,置,9,端、清,0,端的功能）,R,0,(1)R,0,

23、(2)S,9,(1)S,9,(2),功能,1 1,任一为,0,清,0(Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,=0000),任意,1 1,置,9(Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,=1001),任一为,0,任一为,0,计数,2.,由,74LS90,构成任意进制计数器,S,9,(2),?,5,?,2,&,&,CP,A,CP,B,S,9,(1),R,0,(2),R,0,(1),Q,D,Q,A,Q,C,Q,B,(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,0,R,0,(1)=1,R,0,(2)=1,计数,R,0,(1)=0,R,0,(2)=0,Q,D,Q,C,Q,

24、B,Q,A,S,9,(1),S,9,(2),R,0,(1),R,0,(2),CP,B,CP,A,CP,74LS90,CP,A,Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,0 0 0 0 0,1 0 0 0 1,2 0 0 1 0,3 0 0 1 1,4 0 1 0 0,用,74LS90,组成的异步十进制计数器,转换状态表,每一个,CP,A,的下降沿,Q,A,翻,转一次,每一个,Q,A,的下降沿,(10),Q,B,翻转一次,CP,A,Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,5 0 1 0 1,6 0 1 1 0,7 0 1 1 1,8 1 0 0 0,9 1 0 0 1,10 0 0 0 0,五进制,(2),用一片

25、,74LS90,组成六进制计数器,CP,A,Q,C,Q,B,Q,A,0 0 0 0,1 0 0 1,2 0 1 0,3 0 1 1,4 1 0 0,5 1 0 1,6 1 1 0,Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,S,9,(1),S,9,(2),R,0,(1),R,0,(2),CP,B,CP,A,CP,进位脉冲,计数脉冲,当,Q,C,Q,B,=11,时,将输出清,0,0,0,0,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,CP,A,Q,C,Q,B,Q,A,0 0 0 0,1 0 0 1,2 0 1 0,3 0 1 1,4 1 0 0,5 1 0 1,6 0

26、 0 0,CP,Q,A,Q,B,Q,C,1 2 3 4 5 6,0,0,0,1,0,0,1,0,0,1,1,0,0,0,1,1,0,1,0,0,0,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,R,0,(1),、,R,0,(2),将输出端全部清,0,练习,1:,下图是几进制计数器,?,答,:8,进制,Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,S,9,(1),S,9,(2),R,0,(1),R,0,(2),CP,B,CP,A,CP,74LS90,输出端状态,的变化范围,:,00000111,练习,2:,下图是几进制计数器,?

27、,答,:7,进制,Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,S,9,(1),S,9,(2),R,0,(1),R,0,(2),CP,B,CP,A,CP,&,74LS90,练习,3:,九进制计数器如何设计,?,第,9,个,CP,脉冲后,Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,=1001,时,用,Q,D,和,Q,A,的,1,去,R,0,(1),、,R,0,(2),将输出清,0,即,:,CP 9,1 0 0 1,0 0 0 0,用一片,74LS90,设计九进制计数器,Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,S,9,(1),S,9,(2),R,0,(1),R,0,(2),CP,B,CP,A,CP,74LS90,(3),用,2,片

28、,74LS90,组成,100,进制计数器,方法,:,用,2,个十进制计数器级联,框图如下,:,CP,计数脉冲,个位向十位,的进位脉冲,个位,十位,详细电路图如下,:,十进制计数器,(74LS90),十进制计数器,(74LS90),Q,D,Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,S,9,(1),S,9,(2),R,0,(1),R,0,(2),CP,B,CP,A,CP,74LS90,Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,S,9,(1),S,9,(2),R,0,(1),R,0,(2),CP,B,CP,A,CP,74LS90,十进制计数器,十进制计数器,用,2,片,74LS90,组成,100,进制计数器,100,进

29、制计数器,计数范围,:0099,十位,个位,(4),用,2,片,74LS90,组成,24,进制计数器,方法,:,先将每片,74LS90,构成十进制计数器,然后级,联,组成,100,进制计数器，当输出出现：,0010 0100,时，将输出同时清,0,。,十位,=2,个位,=4,即用十位的,Q,B,和个位的,Q,C,送,R,0,(1),和,R,0,(2),，,这样，计数范围变为,00,23,，即,24,进制,计数器,用,2,片,74LS90,组成,24,进制计数器,Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,S,9,(1),S,9,(2),R,0,(1),R,0,(2),CP,B,CP,A,74LS90,Q,

30、D,Q,C,Q,B,Q,A,S,9,(1),S,9,(2),R,0,(1),R,0,(2),CP,B,CP,A,74LS90,CP,计数范围为,00,23,R,0,（,1,）、,R,0,（,2,）同时为,1,，,输出,清,0,先接成,100,进制计数器,(5),用,2,片,74LS90,组成,37,进制计数器,方法,:,先将每片,74LS90,构成十进制计数器,然后级联,组成,100,进制计数器。当输出出现：,0011 0111,时，将输出同时清,0,。,十位,=3,个位,=7,Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,S,9,(1),S,9,(2),R,0,(1),R,0,(2),CP,B,CP,A,

31、74LS90,Q,D,Q,C,Q,B,Q,A,S,9,(1),S,9,(2),R,0,(1),R,0,(2),CP,B,CP,A,74LS90,CP,用,2,片,74LS90,组成,37,进制计数器,&,&,计数范围为,00,36,，即,37,进制计数器,问题,:,1.,如何用,2,片,74LS90,组成,1099,任,意进制的计数器,?,2.,如何用,3,片,74LS90,组成,100999,任意进制的计数器,?,1.,电子表电路,CP,CP,为秒脉冲,(,周期为,1,秒,),24,进制计数器,60,进制计数器,60,进制计数器,ag,7,7448,7448,7448,7448,7448,7

32、448,Q,D,Q,A,秒显示,0059,秒,分显示,0059,分,小时显示,0023,小时,显,示,译,码,器,数,码,管,74LS90,计数器,14.3.5,计数器应用举例,CP,秒脉冲的产生,晶体振荡器,32.768kHz,共,32768,分频,由,D,触发器构成的,2,分频器,CP,1,秒,?,2,?,2,?,2,?,2.,数字频率计,可测量一个数字信号,u,x,的频率,74LS90,74LS90,100,进制计数器,7448,7448,Q,D,Q,A,ag,7,1,秒,门控信号,被测信号,u,x,闸门,CP,显示译码器,数码管,&,1,秒内计数的个,数即为信号频率,问题,二片,74LS90,级联能测的,最高信号频,率是多少？,若信号频率,在,10000Hz,以内，那么,需要几片,74LS90,？,本课重点,1.,J-K,触发器的符号及功能,J K Q,n+1,0 0 Q,n,0 1 0,1 0 1,1 1 Q,n,Q,Q,R,S,J,K,CP,Q,Q,R,S,J,K,CP,维,-,阻,型,CP,上升沿触发,CP,下降沿触发,2.,会分析用,J-K,触发器组成的加法计数器的计数状态,3.,会设计用,2,片,74LS90,（,T4290,）构成,100,以内的任意,进制计数器,