电子技术第17讲触发器、计数器课件.ppt

1、第第17讲讲第第14章章 时序逻辑电路时序逻辑电路14.3 计数器计数器14.1 触发器触发器 14.1.3 J-K触发器触发器天马行空官方博客：http:/ QQRSJKCPQQRSJKCP有有2种类型种类型:CP上升沿触发上升沿触发CP下降沿触发下降沿触发14.1.3 J-K触发器触发器天马行空官方博客：http:/ S置位端置位端 R=0,S=1时时Q=0 R=1,S=0时时Q=1正常工作时正常工作时 R=1,S=1R、S端功能端功能CP下降沿触发的下降沿触发的J-K触触发器的发器的R、S功能相同功能相同 J、K控制端的功能控制端的功能QQRSJKCPCP上升沿触发上升沿触发维持维持阻塞

2、型阻塞型J-K触发器触发器(续续)J K CP Q n+1 说明说明0 0 Q n 保持保持0 1 0 清清01 0 1 置置11 1 Q n 翻转翻转 0,1 Q n CP 下降沿触发的下降沿触发的J-K触发器触发器J、K功能相同，只是在功能相同，只是在CP下降沿触发下降沿触发用用J-K触发器构成触发器构成2分频器分频器QQRSJKCPCP10CPQQ当当JK=11时，在时，在CP上升沿翻转上升沿翻转FQ=FCP/2RS,JK甩空或通过甩空或通过4.7k 的的电阻接高电平电阻接高电平CPQ 2QQRSJKCPQQRSJKCPCP2个个2分频器级联组成分频器级联组成4分频器分频器F2Q=FCP

3、/42Q1QCP2Q 4QQRSJKCP10CPQQ当当JK=11时，在时，在CP下降沿翻转下降沿翻转用用CP下降沿触发的下降沿触发的J-K触发器构成触发器构成2分频器分频器CP2.主从型主从型J-K触发器触发器符号符号QQRSJKCP 在在CP上升沿时上升沿时,接收接收J、K 信息信息,Q不变化不变化 在在CP下降沿时下降沿时,根据接收根据接收到的到的J、K信息，信息，Q变化变化J K Qn+10 0 Qn0 1 01 0 11 1 QnCP主从型主从型JK触发器工作波形图举例触发器工作波形图举例J K Qn+10 0 Qn0 1 01 0 11 1 Qn0CPJKQ置置1清清0翻转翻转翻转

4、翻转CP接收接收JK信号信号Q状态状态转变转变有多个有多个J、K控制端的控制端的J-K触发器触发器QQRSJ1K1CPJ2K2&JKJ=J1J2K=K1K2触发器课堂练习触发器课堂练习题目题目:时钟时钟CP及输入信号及输入信号D 的波形如图所示的波形如图所示,试画试画 出各触发器输出端出各触发器输出端Q的波形的波形,设各输出端设各输出端Q的的 初始状态初始状态=0.JKQ1DCPQ2JKQ1DCPQ3触发器课堂练习触发器课堂练习(续续)JKQ1DCPQ2CPDQ2(J)KQ3JKQ1DCPQ3维维-阻型阻型J-K触发器触发器主从型主从型J-K触发器触发器J=0、K=1时，时，CP Q=0J=1

5、、K=0时，时，CP Q=114.3计数器计数器14.3.1 二进制计数器二进制计数器二进制数二进制数:用用0和和1两个数字表示两个数字表示,加加1计数计数,逢逢2进进1 0 0 0 0+)1 0 0 0 1+)1 0 0 1 0第第0位的位的1相当于十进制的相当于十进制的1第第1位的位的1相当于十进制的相当于十进制的2二进制数二进制数4位二进制数位二进制数:Q3 Q2 Q1 Q0位数位数:3 2 1 0权重权重:223212028 4 2 18421码码相当于十进制数相当于十进制数:8Q3+4Q2+2Q1+1Q0 例例:Q3Q2Q1Q0=1010B =8 1+4 0+2 1+1 0 =10D

6、B代表二进制数代表二进制数 (Binary)D代表十进制数代表十进制数 (Decimal)4位二进制表示的最大数为位二进制表示的最大数为:1111B=8+4+2+1=15D=1248位二进制表示的最大数为位二进制表示的最大数为:11111111B=D25512816位二进制表示的最大数为位二进制表示的最大数为:D655351216二进制数所表示数的范围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位二进制加法计数器状态转换表CP Q3 Q2 Q1 Q0 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

7、 0 7 0 1 1 1 8 1 0 0 0要求要求:每来一个每来一个CP,计数器加计数器加1CP Q3 Q2 Q1 Q0 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 01.异步二进制加法计数器异步二进制加法计数器用触发器组成计数器用触发器组成计数器QQRSJKJ K Qn+10 0 Qn0 1 01 0 11 1 Q nCP上升沿触发上升沿触发例例:用维用维阻型阻型J-K触发器组成触发器组成异步异步二进制加法计数器二进制加法计数器由由JK=11控制触发器控制触发器翻转

8、计数翻转计数用用4个维个维阻型阻型J-K触发器组成触发器组成 4位位异步异步二进制加法计数器二进制加法计数器QQRSJKQQRSJKQQRSJKQQRSJKR 清清0脉冲脉冲进位脉冲进位脉冲Q0Q1Q2Q3CP计数脉冲计数脉冲4位位异步异步二进制加法二进制加法计数器时序图计数器时序图1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16CPQ0Q1Q2Q3000010001000100011110000异步异步:各触发器不同时翻转各触发器不同时翻转,从低位到高位依次翻转从低位到高位依次翻转 CP的上升沿的上升沿Q0翻转翻转Q0的上升沿的上升沿Q1翻转翻转Q1的上升沿的上升

9、沿Q2翻转翻转Q2的上升沿的上升沿Q3翻转翻转QQRSJKQQRSJKQQRSJKQQRSJKR Q0Q1Q2Q3CP4位异步二进制加法计数器位异步二进制加法计数器状态转换表状态转换表CP Q3 Q2 Q1 Q0 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 0CP Q3 Q2 Q1 Q0 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每每1

10、6 个个CP 循环一周循环一周2.同步二进制加法计数器同步二进制加法计数器同步同步:每个触发器都用同一个每个触发器都用同一个CP触发，要翻转时同时触发，要翻转时同时 翻转翻转设计方法设计方法:用低位的用低位的Q控制高位的控制高位的J、K，决定其翻转还是不翻转。决定其翻转还是不翻转。JK00时，不翻转时，不翻转(保持原状保持原状)JK11时，翻转时，翻转J K Qn+10 0 Qn0 1 01 0 11 1 Q nJ-K触发器真值表触发器真值表分析状态转换表，找出控制规律：分析状态转换表，找出控制规律：CP Q3 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 0 3

11、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)Q0的翻转：的翻转：每来一个每来一个CP，Q0翻转翻转 一次一次(2)Q1的翻转的翻转:Q0=1时时,再来一个再来一个CP,Q1翻转一次翻转一次(3)Q2的翻转的翻转:Q1Q0=11时时,再来一个再来一个 CP,Q2翻转一次翻转一次(4)Q3的翻转的翻转:Q2Q1Q0=111时时,再来一个再来一个CP,Q3翻转一次翻转一次CP Q3 Q2 Q1 Q0 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

12、0 15 1 1 1 1 16 0 0 0 0QQRSJKQQRSJKQQRSJKQQRSJK同步二进制加法计数器设计同步二进制加法计数器设计 用维用维阻型阻型J-K触发器触发器(1)Q0的翻转：的翻转：每来一个每来一个CP，Q0翻转翻转 一次一次R 清清0脉冲脉冲CP(2)Q1的翻转的翻转:Q0=1时时,再来一个再来一个CP,Q1翻转一次翻转一次(3)Q2的翻转的翻转:Q1Q0=11时时,再来一个再来一个 CP,Q2翻转一次翻转一次&Q1Q0Q0Q1Q2Q3JK=11J,K=Q0J,K=(Q1Q0)(4)Q3的翻转的翻转:Q2Q1Q0=111时时,再来一个再来一个CP,Q3翻转一次翻转一次J

13、,K=(Q2Q1Q0)&Q2Q1Q0同步二进制加法计数器同步二进制加法计数器QQRSJKQQRSJKQQRSJKQQRSJKR 清清0脉冲脉冲CP&Q1Q0Q0Q1Q2Q3&Q2Q1Q0同步二进制加法计数器的同步二进制加法计数器的波形图波形图与异步二进制加法计数器的画法与异步二进制加法计数器的画法相同相同,状态转换表状态转换表也相同，但是也相同，但是.波形图波形图4位同步二进制加法计数器位同步二进制加法计数器时序图时序图1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16CPQ0Q1Q2Q3000010001000100011110000同步计数器各触发器在同一时刻翻转

14、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而异步计数器各触发器翻转时刻不同翻转时刻不同,低位的领先低位的领先,高位的迟后高位的迟后,延迟时间为延迟时间为纳秒纳秒(ns)级级十进制数用十进制数用09十个数字表示十个数字表示,而而数字电路中使用二进制数字电路中使用二进制,所以须用所以须用二进制数给十进制数编码二进制数给十进制数编码14.3.2 十进制计数器十进制计数器编码方法编码方法:用用4位二进制数表示位二进制数表示1位十进制数位十进制数,称为二称为二十进制编码十进制编码,又称又称BCD码码 (BCDBinary Coded Decimal)二进制数用二进制数用8421码码十进制数十进

15、制数:用用0 9 共十个数字表示共十个数字表示所以所以,用十个用十个4位二进制数表示位二进制数表示09CP Q3 Q2 Q1 Q0 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 1CP Q3 Q2 Q1 Q0 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十进制数的编码方法例例:3位十进制数位十进制数:100,用用BCD码表示码表示1000001

16、 0000 0000BCD码码十进制数十进制数异步十进制加法计数器设计异步十进制加法计数器设计(用下降沿触发的维用下降沿触发的维阻型阻型J-K触发器触发器)J K Qn+10 0 Qn0 1 01 0 11 1 Q nQQRSJKCP在在CP 时时,根据根据JK状态状态Q变化变化 异步十进制加法计数器设计异步十进制加法计数器设计(用下降沿触发的维用下降沿触发的维阻型阻型J-K触发器触发器)CP Q3 Q2 Q1 Q0 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

17、 9 1 0 0 1分析状态转换表分析状态转换表,找出找出JK控制规律控制规律:(1)CP 时时,Q0翻转翻转,JK=11(2)Q0 时时,Q1翻转翻转(3)Q1 时时,Q2翻转翻转,JK=11 10 1 0 1 0 0000(5)当当Q3=1(Q3=0)且且Q0 时时,将将Q1清清0(4)Q0 时时,Q3翻转翻转,且且 Q2Q1=11时时,Q3由由0翻转成翻转成1 Q2Q1=00时时,Q3被清成被清成0R QQRSJKQQRSJKQQRSJKQQRSJK(1)CP 时时,Q0翻转翻转,JK=11异步十进制加法计数器设计异步十进制加法计数器设计(用下降沿触发的维用下降沿触发的维阻型阻型J-K触

18、发器触发器)CPQ0Q1Q2Q3(2)Q0 时时,Q1翻转翻转(3)Q1 时时,Q2翻转翻转,JK=11&(4)Q0 时时,Q3翻转翻转,且且 Q2Q1=11时时,Q3由由0翻转成翻转成1 Q2Q1=00时时,Q3被清成被清成0(5)当当Q3=1(Q3=0)且且Q0 时时,将将Q1清清0异步十进制加法计数器异步十进制加法计数器 (用下降沿触发的维用下降沿触发的维阻型阻型J-K触发器触发器)时序图时序图1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 CPQ0Q1Q2Q300001000100010001001000011000010101010101110十进制加法计数器十进制加法计数器状态转换表状态

19、转换表CP Q3 Q2 Q1 Q0 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 0 110 0 0 0 0每每10个个CP循环一周循环一周R QQRSJKQQRSJKQQRSJKQQRSJKCPQ0Q1Q2Q3&异步十进制加法计数器异步十进制加法计数器2个十进制计数器组成个十进制计数器组成1个个100进制计数器进制计数器Q3 Q2 Q1 Q0CPR异步十进制加法计数器异步十进制加法计数器Q3 Q2 Q1 Q0CPR异步十进制加法计数器异步十进制加法

20、计数器Q3 Q2 Q1 Q0CPR异步十进制加法计数器异步十进制加法计数器CP进位脉冲进位脉冲个位数个位数十位数十位数RQ3由由1变成变成0时，向十位数送一个进位脉冲，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数字集成电路计数器常用数字集成电路计数器芯片举例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，同步清除位

21、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，同步清除位同步二进制加法计数器，同步清除74LS190 4位同步十进制加位同步十进制加/减法计数器减法计数器74LS191 4位同步二进制加位同步二进制加/减法计数器减法计数器74LS192 4位同步十进制加位同步十进制加/减法计数器，带清除减法计数器，带清除74LS193 4位同步二进制加位同步二进制加/减法计数器，带清除减法计数器，带清除1.集成计数器集成计数器74LS90(国产国产T4290)的逻辑结构及功能的逻辑结构及功能74LS902分频和分频和5分频的十进制计数器分频的十进制计数器 5 2&CPACPBS9(1

22、)S9(2)R0(2)R0(1)QDQAQCQB时钟时钟输出输出控制信号控制信号(下降沿触发下降沿触发)一位二进制一位二进制计数器计数器三位五进制三位五进制计数器计数器74LS90的功能（计数功能）的功能（计数功能）2分频器分频器(二进制计数器二进制计数器)(五进制计数器五进制计数器)5分频器分频器CPA QA n+1 QA nCPB QD QC QB 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&CPACPBS9(1)R0(2)R0(1)QDQAQCQBS9(2)S9(2)5 2&CPACPBS9(1)R0(2)R0(1)QDQAQC

23、QB74LS90的功能的功能(置置9端、清端、清0端的功能）端的功能）R0(1)R0(2)S9(1)S9(2)功能功能 1 1 任一为任一为0 清清0(QDQCQBQA=0000)任意任意 1 1 置置9(QDQCQBQA=1001)任一为任一为0 任一为任一为0 计数计数2.由由74LS90构成任意进制计数器构成任意进制计数器S9(2)5 2&CPACPBS9(1)R0(2)R0(1)QDQAQCQB(1)用一片用一片74LS90组成组成BCD码异步十进制计数器码异步十进制计数器计数转换状态表如下计数转换状态表如下:清清0R0(1)=1 R0(2)=1计数计数R0(1)=0 R0(2)=0Q

24、D QC QB QAS9(1)S9(2)R0(1)R0(2)CPB CPACP74LS90CPA QD QC QB QA 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 用用74LS90组成的异步十进制计数器组成的异步十进制计数器 转换状态表转换状态表每一个每一个CPA的下降沿的下降沿,QA翻翻转一次转一次每一个每一个QA的下降沿的下降沿(10),QB翻转一次翻转一次CPA QD QC QB QA 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 0五进制五进制(2)用一片用

25、一片74LS90组成六进制计数器组成六进制计数器CPA QC QB QA 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 0QD QC QB QAS9(1)S9(2)R0(1)R0(2)CPB CPACP进位脉冲进位脉冲计数脉冲计数脉冲当当QCQB=11时时,将输出清将输出清0000先接成十进先接成十进制计数器制计数器(2)用一片用一片74LS90组成六进制计数器（续）组成六进制计数器（续）波形图波形图CPA QC QB QA 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 0

26、0CPQAQBQC1 2 3 4 5 6 000100100110001101000总结总结:用一片用一片74LS90设计设计N进制计数器的一般方法进制计数器的一般方法第第N个个CP脉冲后脉冲后,由输出端的由输出端的“1”去控制清去控制清0端端R0(1)、R0(2),将输出端全部清将输出端全部清0练习练习1:下图是几进制计数器下图是几进制计数器?答答:8进制进制QD QC QB QAS9(1)S9(2)R0(1)R0(2)CPB CPACP74LS90输出端状态输出端状态的变化范围的变化范围:00000111练习练习2:下图是几进制计数器下图是几进制计数器?答答:7进制进制QD QC QB Q

27、AS9(1)S9(2)R0(1)R0(2)CPB CPACP&74LS90练习练习3:九进制计数器如何设计九进制计数器如何设计?第第9个个CP脉冲后脉冲后,QDQCQBQA=1001时时,用用QD 和和QA的的1去去R0(1)、R0(2)将输出清将输出清0即即:CP 9 1 0 0 1 0 0 0 0用一片用一片74LS90设计九进制计数器设计九进制计数器QD QC QB QAS9(1)S9(2)R0(1)R0(2)CPB CPACP74LS90(3)用用2片片74LS90组成组成100进制计数器进制计数器方法方法:用用2个十进制计数器级联个十进制计数器级联,框图如下框图如下:CP计数脉冲计数

28、脉冲个位向十位个位向十位的进位脉冲的进位脉冲个位个位十位十位详细电路图如下详细电路图如下:十进制计数器十进制计数器(74LS90)十进制计数器十进制计数器(74LS90)QDQD QC QB QAS9(1)S9(2)R0(1)R0(2)CPB CPACP74LS90QD QC QB QAS9(1)S9(2)R0(1)R0(2)CPB CPACP74LS90十进制计数器十进制计数器十进制计数器十进制计数器用用2片片74LS90组成组成100进制计数器进制计数器100进制计数器进制计数器,计数范围计数范围:0099十位十位个位个位(4)用用2片片74LS90组成组成24进制计数器进制计数器方法方法

29、:先将每片先将每片74LS90构成十进制计数器构成十进制计数器,然后级然后级 联联,组成组成100进制计数器，当输出出现：进制计数器，当输出出现：0010 0100 时，将输出同时清时，将输出同时清0。十位十位=2 个位个位=4即用十位的即用十位的QB 和个位的和个位的QC送送R0(1)和和 R0(2)，这样，计数范围变为这样，计数范围变为 0023，即，即24进制进制计数器计数器用用2片片74LS90组成组成24进制计数器进制计数器QD QC QB QAS9(1)S9(2)R0(1)R0(2)CPB CPA74LS90QD QC QB QAS9(1)S9(2)R0(1)R0(2)CPB CP

30、A74LS90CP计数范围为计数范围为 0023R0（1）、）、R0（2）同时为）同时为1，输出输出 清清0先接成先接成100进制计数器进制计数器(5)用用2片片74LS90组成组成37进制计数器进制计数器方法方法:先将每片先将每片74LS90构成十进制计数器构成十进制计数器,然后级联然后级联,组成组成100进制计数器。当输出出现：进制计数器。当输出出现：0011 0111 时，将输出同时清时，将输出同时清0。十位十位=3 个位个位=7QD QC QB QAS9(1)S9(2)R0(1)R0(2)CPB CPA74LS90QD QC QB QAS9(1)S9(2)R0(1)R0(2)CPB C

31、PA74LS90CP 用用2片片74LS90组成组成37进制计数器进制计数器&计数范围为计数范围为 0036，即，即37进制计数器进制计数器问题问题:1.如何用如何用2片片74LS90组成组成 1099任任意进制的计数器意进制的计数器?2.如何用如何用3片片74LS90组成组成 100999任意进制的计数器任意进制的计数器?1.电子表电路电子表电路CPCP为秒脉冲为秒脉冲(周期为周期为1秒秒)24进制计数器进制计数器60进制计数器进制计数器60进制计数器进制计数器ag7744874487448744874487448QDQA秒显示秒显示0059秒秒分显示分显示0059分分小时显示小时显示002

32、3小时小时显示译码器显示译码器数码管数码管74LS90计数器计数器14.3.5计数器应用举例计数器应用举例CP秒脉冲的产生秒脉冲的产生晶体振荡器晶体振荡器32.768kHz共共32768分频分频由由D触发器构成的触发器构成的2分频器分频器CP1秒秒 2 2 22.数字频率计数字频率计可测量一个数字信号可测量一个数字信号ux的频率的频率74LS9074LS90100进制计数器进制计数器74487448QDQAag71秒秒门控信号门控信号被测信号被测信号 ux闸门闸门CP显示译码器显示译码器数码管数码管&1秒内计数的个秒内计数的个数即为信号频率数即为信号频率问题问题二片二片74LS90级联能测的级联能测的最高信号频最高信号频率是多少？率是多少？若信号频率若信号频率在在10000Hz以内，那么以内，那么需要几片需要几片74LS90？本课重点本课重点1.J-K触发器的符号及功能触发器的符号及功能J K Qn+10 0 Qn0 1 01 0 11 1 Q nQQRSJKCPQQRSJKCP维维-阻型阻型CP上升沿触发上升沿触发CP下降沿触发下降沿触发2.会分析用会分析用J-K触发器组成的加法计数器的计数状态触发器组成的加法计数器的计数状态3.会设计用会设计用2片片74LS90（T4290）构成）构成100以内的任意以内的任意进制计数器进制计数器