寄存器移位寄存器计数器.ppt
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1、6.5 若干典型的时序逻辑集成电路,6.5.1 寄存器和移位寄存器,6.5.2 计数器,计数器的分类,按脉冲输入方式,分为同步和异步计数器;,按进位体制,分为二进制、十进制和任意进制计数器;,按逻辑功能,分为加法、减法和可逆计数器。,计数器的逻辑功能,计数器的基本功能是对输入时钟脉冲进行计数。它也可用于分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列及进行数字运算等等。,6.5.2 计 数 器,计数器 - Counter,同步计数器,异步计数器,加计数器,减计数器,可逆计数器,加计数器,减计数器,可逆计数器,一、二进制计数器,1、 4位二进制同步加计数器,计数脉冲,计数使能,输出状态,(1)工作原理,4个D
2、触发器和外围同或门构成了4个T触发器,做出状态转换表,由T触发器的功能知:,FF0:每来一个CP ,Q0向相反的状 态翻转一次。,FF1:当Q0 = 1时,来一个CP , Q1 向相反的状态翻转一次。,FF2:当Q0Q1 = 1时, 来一个CP , Q2 向相反的状态翻转一次。,FF3:当Q0Q1Q2=1时, 来一个CP , Q3 向相反的状态翻转一次。,CE=0,,保持不变;,CE=1,,计数,4位二进制同步加法计数器的简化状态表,做出状态转换图,共有16个状态,每来1个CP脉冲,状态会改变一次( 二进制编码加 1),来16个CP脉冲,状态回到初态。由此不断循环 .,同步四位二进制加法计数器
3、,共有16个状态,或称为16进制计数器 - 模16计数器(M=16)。,(2) 逻辑功能分析,0000,0001,0010,0111,1111,0011,0100,0101,1101,1100,1011,1010,1001,1000,0110,1110,4位二进制同步加计数器时序图,考虑每个触发器传输延时后的4位二进制同步加计数器时序图,同步加计数器由于内部各触发器在 CP 作用下同时动作,都比 CP 的作用时间滞后1个tpd,故输出状态没有不确定状态,比异步计数器稳定。,2、典型集成四位二进制计数器,常用集成四位二进制计数器有:,四位二进制同步加法计数器74LS161;,四位二进制同步加/减
4、法可逆计数器74LS191;,四位二进制同步加法计数器74LVC161;,1)TTL四位二进制计数器,2)CMOS四位二进制计数器,下面以四位二进制同步加法计数器74LVC161为例介绍集成计数器的功能和使用方法。,四位二进制异步加法计数器74HC/HCT393;,(1)典型集成计数器74LVC161,清零控制,74LVC161,TC,D2,D0,D3,D1,Q2,Q3,Q0,Q1,CET,CEP,PE,CP,CR,异步清零 ;,(2)74LVC161功能,计数 ;,同步并行预置数 ;,TC为进位输出端。,保持。,0 1 1 1 1,CR,清零, 0 1 1 1,PE,预置, 0 0 1 1,
5、CEP CET,计数使能, ,CP,时钟, D3 D2 D1 D0 ,D3 D2 D1 D0,预置数据输入,0 0 0 0 D3 D2 D1 D0 保 持 保 持 计 数,Q3 Q2 Q1 Q0,输出,74161的功能表,进位,TC,0,0,TC=CETQ3Q2Q1Q0,(3) 74LVC161时序图,Q,CP,Q,0,Q,2,1,Q,3,PE,CR,D,D,0,D,2,1,D,3,CEP,CET,TC,12,13,14,15,0,1,2,0,TC=CETQ3Q2Q1Q0,0,(4)74161的异步清零和同步置数功能,异步清,同步置数,0,0,(5)74161的计数功能,0000,0001,0
6、010,0111,1000,1110,1111,RCO = 1,计数器初态设为0000,当 M = 2n 时,n 位二进制计数器.,二. 非二进制计数器,当M2n 时,为非二进制计数器。,计数器状态数:M,,n 状态编码位数,如:3进制计数器、5进制计数器、十进制计数器等。,非二进制计数器中最常用的是十进制计数器。,常用集成非二进制计数器有:,8421BCD码十进制同步加法计数器74LS160;,十进制同步可逆计数器74LS190;,二-五-十进制异步加法计数器74LS90 、LS290。,下面以 8421 码十进制同步加法计数器74LS160为例介绍非二进制计数器的功能、特点及使用.,1)T
7、TL,2)CMOS,二-十进制异步加法计数器74HC/HCT390。,8421BCD 码同步加法计数器 74LS160,8421BCD 码同步加法计数器 74160是10进制的同步加法计数器。,1) 异步清零 ;,74LS160功能,3) 计数 ;,2) 同步并行预置数 ;,5) RCO为进位输出端。计数到1001时,RCO =1,4) 保持。,0 1 1 1 1,RD,清零, 0 1 1 1,LD,预置, 0 0 1 1,EP ET,计数 使能, ,CP,时钟, d3 d2 d1 d0 ,D3 D2 D1 D0,预置数据输入,0 0 0 0 d3 d2 d1 d0 保 持 保 持 10进制计
8、数,Q3 Q2 Q1 Q0,输出,工作模式,异步清零 同步置数 数据保持 数据保持 加法计数,74160的功能表,三、 利用中规模集成计数器构成任意进制计数器,1) 构成 N M 的任意进制计数器,例:用74161构成九进制计数器,分析:九进制计数器有 9 个状态,而 74161 有 16 个计数状态,故用 74161 构成 9 进制计数器时,必须跳过(16-9)7状态。,以跳过 10011111这七个状态为例。,方法: (1)反馈清零法 (2)反馈置数法,集成计数器为M进制,欲构成的计数器为N进制,- 用1片计数器实现,(1)反馈清零法,将最后状态后一状态:Q3Q2Q1Q0 = 1001 中
9、取值为1的输出Q3Q0经与非门译码送到 CR端,,- 利用74161的 CR 异步清零端实现,0,1,1,1,当计数到1001时计数器立即清0 。输出变为0000。之后CR=1,又从0000计数。故 1001 一闪即消失,不是稳定状态.,0000,0001,0101,0010,0110,0111,0011,0100,1000,1001,当计数到1000时PE=0,下一个CP到来时将输入数据0000置入计数器,输出变为0000。之后PE =1,又从0000计数。,74LVC161,TC,D2,D0,D3,D1,Q2,Q3,Q0,Q1,CET,CEP,PE,CP,CR,0,1,1,1,(1)反馈置
10、数法,- 利用74161的 PE 同步置数端实现,把最后一个状态Q3Q2Q1Q0 = 1000 中 取值为1的输出Q3经非门译码送到PE,,0000,0001,0101,0010,0110,0111,0011,0100,1000,输入数据置为第一个状态0000。,例:用集成计数器74160和与非门组成的7进制计数器,状态为 0011-1001。,输入数据置为第一个状态0011。 把最后一个状态 Q3Q2Q1Q0 = 1001 中取值为1的输出Q3Q0经与非门译 码后送到LD,Q,D,R,ET,EP,74160,D,RCO,3,3,Q,D,2,1,1,Q,L,0,1,0,Q,D,CP,D,D,1
11、,计数脉冲,2,0,0,1,1,&,要求采用反馈置数法,0011,0100,0101,1000,0110,0111,1001,2) 构成N M的任意进制计数器,用两片4位二进制加法计数器74161采用同步级联方式构成的8位二进制同步加法计数器,模为=1616=256。,例:用74161构成256进制计数器,- 用多片计数器实现,Q0 Q1 Q2 Q3,Q4 Q5 Q6 Q7,状态Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0: 00000000 - 11111111,256 = 28,24 进制计数器有24个状态。而74161有16个状态。故需要用两片74161 来构成24进制计数器。其中(2)片输出 Q2
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