第17讲 时序逻辑电路.ppt

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1、第17讲,第9章 时序逻辑电路,9.3 计数器,9.1 触发器9.1.3 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,有2种类型:,CP上升沿触发,CP下降沿触发,9.1.3 J-K触发器,维持阻塞型J-K触发器 (续),R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=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控制端的功能,CP上升沿触发,维持阻塞型J-K触发器(续),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,当JK=11时，在CP上升沿翻转,FQ =

2、 FCP/2,RS,JK甩空或通过 4.7k的电阻接高电平,2个2分频器级联组成4分频器,F2Q = FCP/4,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,2. 主从型J-K触发器,符号,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,主从型JK触发器工作波形图举例,置1,清0,翻转,翻转,接收JK 信号,Q状态 转变,有多个J、K控制端的J-K触发器,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.,触发器课堂练习(续),维-阻型J-K触发器,

3、主从型J-K触发器,9. 3计数器,9.3.1 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1,二进制数,4位二进制数: Q3 Q2 Q1 Q0,位数: 3 2 1 0,8 4 2 1,相当于十进制数: 8Q3+4Q2+2Q1+1Q0,例: Q3Q2Q1Q0=1010B=81+4 0+2 1+1 0=10D,4位二进制表示的最大数为:1111B=8+4+2+1=15D=,8位二进制表示的最大数为:11111111B=,16位二进制表示的最大数为:,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,要求: 每来一个CP,计数器加1,1. 异步二进制加法计数器,用触发

4、器组成计数器,CP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,清0脉冲,进位脉冲,4位异步二进制加法 计数器时序图,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,4位异步二进制加法计数器状态转换表,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。JK00时，不翻转(保持原状)JK11时，翻转,分析状态转换表，找出控制规律：,(1) Q0

5、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,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,(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,JK=11,J,K=Q0,J,K=(Q1Q0),(4) Q3的翻转: Q2Q1Q0=111时,再来一个CP,Q3翻转一次,J,K=(Q2Q

6、1Q0),同步二进制加法计数器,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,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,9.3.2 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( BCDBinary Coded Decimal )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09,十进制

7、数的编码方法,例: 3位十进制数: 100, 用BCD码表示,1,0,0,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),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),分析状态转换表,找出JK控制规律:,10 1 0 1 0,Q2Q1=00时,Q3被清成0,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),十进制加法计数器 状态转换表,每10个CP循环一周,异步十进制加法计数器,Q3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0000,9.3.4 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

8、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,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,74LS902分频和5分频的十进制计数器,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

9、能）,2分频器,(二进制计数器),(五进制计数器),5分频器,74LS90的功能(置9端、清0端的功能）,2. 由74LS90构成任意进制计数器,(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:,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(10),QB翻转一次,(2) 用一片74LS90组成六进制计数器,CP,进位脉冲,计数脉冲,当QCQB=11时,将输出清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,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

10、,由输出端的“1”去控制清0端 R0(1)、R0(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,输出端状态的变化范围: 00000111,练习2: 下图是几进制计数器?,答: 7进制,练习3: 九进制计数器如何设计?,第9个CP脉冲后,QDQCQBQA=1001时, 用QD 和QA的1去R0(1)、 R0(2)将输出清0,用一片74LS90设计九进制计数器,(3) 用2片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,十进制计数器,用2片74LS90组成100

11、进制计数器,100进制计数器,计数范围: 0099,十位,个位,(4) 用2片74LS90组成24进制计数器,即用十位的QB 和个位的QC送R0(1) 和 R0(2)， 这样，计数范围变为 0023，即24进制 计数器,用2片74LS90组成24进制计数器,计数范围为 0023,R0（1）、R0（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,用2片74LS90组成37进制计数器,计数范围为 0036，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?

12、,1.电子表电路,CP为秒脉冲(周期为1秒),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,9.3.5计数器应用举例,CP秒脉冲的产生,由D触发器构成的2分频器,2. 数字频率计可测量一个数字信号ux的频率,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,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,