1、数字电子技术数字电子技术步入数字殿堂的台阶步入数字殿堂的台阶电子工业出版社数字电子技术数字电子技术步入数字殿堂的台阶步入数字殿堂的台阶项目五项目五 100秒计时与显示电路设计与制作秒计时与显示电路设计与制作n项目要求在项目四中设计的四人抢答器没有答题计时电路，请设计一个答题计时电路完善其功能，当某个参赛队抢答后要求100秒内完成答题，计时电路用LED数码管来显示时间，可以采用正计时（099），也可以采用倒计时（990）。数字电子技术数字电子技术步入数字殿堂的台阶步入数字殿堂的台阶项目五项目五 100秒计时与显示电路设计与制作秒计时与显示电路设计与制作n项目目标项目目标1会用触发器构成同步/异步
2、、加法/减法计数器。2.能正确绘制计数器的电路图能进行功能仿真和仿真调试。3.会灵活使用集成计数器构成各种计数电路并能正确分析这类电路。4.能看懂集成计数器的功能表并能正确使用计数器。5.能用集成计数器扩展计数器的模值，并能正确处理进位借位信号。6.能手工设计电路的pcb并能正确制作电路、测试电路。7.能正确使用寄存器进行电路分析和设计电路。8.能用集成计数器构成任意进制计数器。数字电路子技术步入数字殿堂的台阶项目项目5：100秒计时与显示电路设计与制作秒计时与显示电路设计与制作 u项目说明 这个100秒计时与显示电路的设计，需要应用上一个项目中学习的触发器（Trigger），本项目中使用集成
3、触发器，请课下查找集成触发器的型号和基本参数，并进行选择。u项目中包含的学习任务1.计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真2.集成计数器的功能比较与测设3.100秒计时与显示电路设计与制作4.扩展任务1：基于集成寄存器的跑马灯设计5.扩展任务2：基于集成计数器的任意进制计数器设计 数字电路子技术步入数字殿堂的台阶n技能目标技能目标1会用边沿触发器构成同步会用边沿触发器构成同步/异步、加法异步、加法/减法计数器。减法计数器。2.能正确绘制计数器的电路图能进行仿真和仿真调试。能正确绘制计数器的电路图能进行仿真和仿真调试。3.能根据实训电路图进行时序逻辑电路的功能分析。能根据实训电路图进行时序逻辑
4、电路的功能分析。n知识目标知识目标1.掌握触发器构成计数器的规律。掌握触发器构成计数器的规律。2.了解计数器电路内部结构。了解计数器电路内部结构。3.掌握分频器工作原理和计算方法。掌握分频器工作原理和计算方法。4.掌握时序逻辑电路的功能分析的一般步骤。掌握时序逻辑电路的功能分析的一般步骤。任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 数字电路子技术步入数字殿堂的台阶任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真一、时序逻辑电路特点及计数器的分类一、时序逻辑电路特点及计数器的分类1.时序逻辑电路的特点时序逻辑电路的特点时序逻辑电路的结构示意图时序逻辑电路的结构示意图输入变量输出变量驱动变量
5、状态变量数字电路子技术步入数字殿堂的台阶任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真时序逻辑电路的特点：n每时刻的输出不仅由该时刻的输入决定，还与上一时刻的输出有关。n有反馈有记忆电路。n由触发器和其他电路构成。一、时序逻辑电路特点及计数器的分类一、时序逻辑电路特点及计数器的分类数字电路子技术步入数字殿堂的台阶任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 2.时序逻辑电路的分类时序逻辑电路的分类一、时序逻辑电路特点及计数器的分类一、时序逻辑电路特点及计数器的分类按时钟特性按时钟特性同同步时序逻辑电路异异步时序逻辑电路按逻辑功能按逻辑功能计数器计数器、寄存器寄存器、时序信号发生器时序信号
6、发生器等计数器的分类计数器的分类同步计数器异步计数器二进制计数器非二进制计数器加法减法可逆计数器数字电路子技术步入数字殿堂的台阶二、用二分频电路构成二进制计数器二、用二分频电路构成二进制计数器1.二分频电路设计与波形分析二分频电路设计与波形分析要求：要求：每个小组在multisim软件中设计并绘出一个二分频电路，用指示灯观察其信号变化，在Logic analyzer中分析其输入输出波形。展示：请部分小组展示设计成果并简单讲解，总结二分频电路的特点。任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 数字电路子技术步入数字殿堂的台阶项目项目5：100秒计时与显示电路设计与制作秒计时与显示电路设计与
7、制作n逻辑分析仪（逻辑分析仪（Logic analyzer）的使用）的使用 The logic analyzer displays the levels of up to 16 digital signals in a circuit.It is used for fast data acquisition of logic states and advanced timing analysis to help design large systems and carry out troubleshooting.任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 数字电路子技术步入数字殿堂的台阶
8、项目项目5：100秒计时与显示电路设计与制作秒计时与显示电路设计与制作n逻辑分析仪（Logic analyzer）的使用任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 数字电路子技术步入数字殿堂的台阶n几种常用二分频的电路形式nnQQ1QJKCPQJKCPSDRDRDSDCP上升沿有效CP下降沿有效TT任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 二、用二分频电路构成二进制计数器二、用二分频电路构成二进制计数器数字电路子技术步入数字殿堂的台阶二分频电路参考图二分频电路参考图任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 二、用二分频电路构成二进制计数器二、用二分频电路构成二进制计数器数
9、字电路子技术步入数字殿堂的台阶n结论 1）不同形式的二分频电路工作结果是相同的。2）输出波形和输入波形的形状相同，但是周期TO=2TIN，因此频率关系是fo=fin/2。3）单看Q的输出，数字化后是0和1，是二进制，如果将CP和Q在相同时刻上的数值连起来看，就是00,01,10,11在循环，显然构成四进制。任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 二、用二分频电路构成二进制计数器二、用二分频电路构成二进制计数器数字电路子技术步入数字殿堂的台阶n结论 CPQ1001110010011100100111t00011011波形图状态转换图思考：如将Q信号作为另一个二分频电路的CP，这两个触发
10、器输出会怎样？一直这样连接多个呢？任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 二、用二分频电路构成二进制计数器二、用二分频电路构成二进制计数器数字电路子技术步入数字殿堂的台阶任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 二、用二分频电路构成二进制计数器二、用二分频电路构成二进制计数器 将n个二分频电路进行级联，可以方便的得到2n进制计数器，这种触发器的个数n和总的计数状态数(模)是2n关系的计数器称为二进制计数器二进制计数器。2 二进制计数器二进制计数器练习：练习：将两个D触发器构成的二分频电路进行级联得到的四进制计数器。数字电路子技术步入数字殿堂的台阶任务1 计数器设计与功能仿真计
11、数器设计与功能仿真 二、用二分频电路构成二进制计数器二、用二分频电路构成二进制计数器2 二进制计数器二进制计数器两个二分频电路构成的四进制计数器参考电路数字电路子技术步入数字殿堂的台阶n分析波形图分析波形图任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 二、用二分频电路构成二进制计数器二、用二分频电路构成二进制计数器数字电路子技术步入数字殿堂的台阶00011011任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 二、用二分频电路构成二进制计数器二、用二分频电路构成二进制计数器（1）在一个CP周期中将Q1Q0两个触发器的输出合起来看，它们一起构成了一个状态。结论（2）每个CP周期中两个触发器的
12、输出状态是确定的，并且每个状态组合存在的时间和CP 的周期相同。（3）四进制计数器中一共四个状态组合，并且是按照顺序不断重复出现。（4）两个触发器的时钟脉冲是不同的，这种时序逻辑电路是异步时序逻辑电路。数字电路子技术步入数字殿堂的台阶n2.二进制计数器设计与仿真二进制计数器设计与仿真请用三个边沿触发器设计一个请用三个边沿触发器设计一个8进制计数器，要求实现状态进制计数器，要求实现状态000到状态到状态111的变化，触发器的状态可以用指示灯、数码管的变化，触发器的状态可以用指示灯、数码管和逻辑分析仪来显示。和逻辑分析仪来显示。设计框图设计框图二分频二分频二分频CPQ0Q1Q2任务1 计数器设计与
13、功能仿真计数器设计与功能仿真 二、用二分频电路构成二进制计数器二、用二分频电路构成二进制计数器数字电路子技术步入数字殿堂的台阶n2.二进制计数器设计与仿真二进制计数器设计与仿真请认真分析其状态和波形图，然后完成任务单上的状请认真分析其状态和波形图，然后完成任务单上的状态转换表和状态转化图。态转换表和状态转化图。学生操练，教师指导，学生交流任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 二、用二分频电路构成二进制计数器二、用二分频电路构成二进制计数器数字电路子技术步入数字殿堂的台阶两种结果任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 二、用二分频电路构成二进制计数器二、用二分频电路构成二进
14、制计数器数字电路子技术步入数字殿堂的台阶任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 二、用二分频电路构成二进制计数器二、用二分频电路构成二进制计数器数字电路子技术步入数字殿堂的台阶0001000011010100001100111111tpd2tpd3tpd000001010011100101110111任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 二、用二分频电路构成二进制计数器二、用二分频电路构成二进制计数器数字电路子技术步入数字殿堂的台阶结论：1.可以实现加法计数和减法计数，其关键在于时钟脉冲的边沿确定的跳变时机不同。规律：上升沿 QiCPi+1 减法 CPi+1 加法 下降沿
15、 QiCPi+1 加法 CPi+1 减法依此可将计数器分为加法计数和减法计数，还有可逆计数器。（课下思考如何可逆？）2.固定脉冲频率，可以进行计时，计数器是电子时钟的主电路。3.异步时序电路的状态变化存在时间延迟。iQiQ任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 二、用二分频电路构成二进制计数器二、用二分频电路构成二进制计数器数字电路子技术步入数字殿堂的台阶任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 二、用二分频电路构成二进制计数器二、用二分频电路构成二进制计数器数字电路子技术步入数字殿堂的台阶n1.同步时序逻辑电路（同步时序逻辑电路（Sequential logic circu
16、it）分析）分析n 认识一个同步时序逻辑电路认识一个同步时序逻辑电路触发器同时翻转，没有延迟时间的积累。触发器同时翻转，没有延迟时间的积累。异步复位任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 三、十进制计数器的设计与仿真三、十进制计数器的设计与仿真数字电路子技术步入数字殿堂的台阶n1.同步时序逻辑电路（同步时序逻辑电路（Sequential logic circuit）分析）分析n 分析要点：分析要点：1.写出输出表达式2.写出驱动方程-每个触发器输入端的表达式3.写出状态方程-每个触发器输出端的次态表达式特性方程任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 三、十进制计数器的设计与
17、仿真三、十进制计数器的设计与仿真数字电路子技术步入数字殿堂的台阶 2.2.驱动方程：驱动方程：J J0 0=K K0 0=1=1K K1 1=Q Q0 0n nJ J2 2=K K2 2=Q Q1 1n nQ Q0 0n nJ J3 3=Q Q2 2n nQ Q1 1n nQ Q0 0n n，K K3 3=Q Q0 0n n nnQQJ0313.3.状态方程：状态方程：nnQQ010)(1010311nnnnnnQQQQQQ)(30301213nnnnnnnQQQQQQQ)(20120112nnnnnnnQQQQQQQ1.输出方程输出方程:Z=Q0Q3 特征方程：特征方程：nnnQKQJQ1代
18、入代入任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 三、十进制计数器的设计与仿真三、十进制计数器的设计与仿真数字电路子技术步入数字殿堂的台阶状态转移表状态转移表 nnQQ010)(1010311nnnnnnQQQQQQ)(30301213nnnnnnnQQQQQQQ)(20120112nnnnnnnQQQQQQQ每次将初态作为已知量带人状态方程，即可求得CP有效边沿后的次态输出任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 三、十进制计数器的设计与仿真三、十进制计数器的设计与仿真数字电路子技术步入数字殿堂的台阶6 6个无效状态个无效状态1010-11111010-1111 无效状态转移表
19、无效状态转移表：5.画状态转移图：画状态转移图：有自启动能力有自启动能力4.分析无效状态情况分析无效状态情况无效状态无效状态无无效效状状态态任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 三、十进制计数器的设计与仿真三、十进制计数器的设计与仿真数字电路子技术步入数字殿堂的台阶6.时序图时序图(必要时必要时)7.说明功能：说明功能：该电路是一个同步10进制可自启动的计数器，Z是进位控制端。任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 三、十进制计数器的设计与仿真三、十进制计数器的设计与仿真数字电路子技术步入数字殿堂的台阶课后学习任务：1.本次任务总结报告。2.思考如何将16进制的显示转换成
20、10进制的显示，下次课请设计出来的同学演示和讲解。3.完成下图时序逻辑电路以及下图的功能，并写出其输出、驱动、状态方程。任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 三、十进制计数器的设计与仿真三、十进制计数器的设计与仿真数字电路子技术步入数字殿堂的台阶任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 四、时序逻辑电路的分析方法四、时序逻辑电路的分析方法1.时序逻辑电路功能的描述方法输入变量输出变量驱动变量状态变量数字电路子技术步入数字殿堂的台阶任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 四、时序逻辑电路的分析方法四、时序逻辑电路的分析方法1.时序逻辑电路功能的描述方法逻辑方程式时钟
21、方程驱动方程状态方程输出方程状态转换真值表状态转换图时序图数字电路子技术步入数字殿堂的台阶任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 四、时序逻辑电路的分析方法四、时序逻辑电路的分析方法2.时序电路的分析方法（1）写方程：根据给定电路写出时钟方程、驱动方程和输出方程。（2）求解次态方程：将驱动方程代入相应触发器的状态方程，得出各触发器的最简次态方程即状态方程。（3）求次态：将电路的输入和现态的所有取值组合代入状态方程和输出方程，计算出相应的次态和输出。（4）画图表：根据计算结果画出状态转换真值表，状态图或时序图。（5）得结论：用文字说明该时序逻辑电路的逻辑功能。数字电路子技术步入数字殿堂
22、的台阶任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 四、时序逻辑电路的分析方法四、时序逻辑电路的分析方法例例（1）写方程：）写方程：时钟方程：驱动方程：nnnnnnQKQJQKQJQKQJ202001011212 输出方程：nnQQY21数字电路子技术步入数字殿堂的台阶任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 四、时序逻辑电路的分析方法四、时序逻辑电路的分析方法（2）写状态方程）写状态方程nnnnQKQJQ1nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQKQJQQQQQQQKQJQQQQQQQKQJQ202020000100101011111112121222212（
23、3）求次态）求次态 设定初始状态为0，代入状态方程，即可得到次态的输出逻辑值，然后再将这个逻辑值作为初态代入状态方程求下一个次态，一直重复进行，直到状态出现循环为止。数字电路子技术步入数字殿堂的台阶任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 四、时序逻辑电路的分析方法四、时序逻辑电路的分析方法电路有两个状态循环电路有两个状态循环有效循环、无效循环有效循环、无效循环电路能否自启动电路能否自启动数字电路子技术步入数字殿堂的台阶任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 四、时序逻辑电路的分析方法四、时序逻辑电路的分析方法（4）状态转换图PS:PS:状态转换图要有图例，说明状态转换图中各
24、逻辑值的意义，本图中逻辑状态的书写顺序是Q2Q1Q0的顺序，箭头上的数字表示Y，箭头表示状态发生变化的方向。数字电路子技术步入数字殿堂的台阶任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 四、时序逻辑电路的分析方法四、时序逻辑电路的分析方法（5）画波形图PS：波形图中Q2和Y 的频率相同数字电路子技术步入数字殿堂的台阶（6）说明功能是一个用格雷码表示的六进制同步加法计数器。当对第6个脉冲计数时，计数器又重新从000开始计数，并产生输出Y1。Y表示进位。该电路不能自启动。任务1 计数器设计与功能仿真计数器设计与功能仿真 四、时序逻辑电路的分析方法四、时序逻辑电路的分析方法数字电路子技术步入数字
25、殿堂的台阶u技能目标技能目标1.会灵活使用集成计数器构成各种计数电路并能正确分析这类电路。2.能看懂集成计数器的功能表 并能正确使用计数器。3.能正确绘制计数器的电路图能进行仿真调试。4.能用集成计数器构成任意进制计数器。u知识目标知识目标1.掌握各种集成计数器功能表的解读方法。2.了解各类集成计数器的基本情况。3.掌握各种计数器特殊功能端的使用方法。4.掌握级联法、复位法、预置数法构成任意进制计数器的方法。任务二：集成计数器的功能比较与测设任务二：集成计数器的功能比较与测设数字电路子技术步入数字殿堂的台阶1.同步集成二进制计数器同步集成二进制计数器74161任务二：集成计数器的功能比较与测设
26、任务二：集成计数器的功能比较与测设一、二进制集成计数器一、二进制集成计数器具有控制端和异步清零和同步预置数功能模为模为16二进制二进制同步同步计数器有效状态是00001111由由4个个JK触发器构成触发器构成数字电路子技术步入数字殿堂的台阶 输输 入入 输输 出出CP CRLD CTP CTT D C B A QD QC QB QA *0*0 0 0 0 1 0 *D C B A D C B A*1 1 0 *保持（保持（CO不变不变)）*1 1 *0 *保持（保持（CO=0）1 1 1 1 *十六进制加计数十六进制加计数74LS16174LS161功能表功能表任务二：集成计数器的功能比较与测
27、设任务二：集成计数器的功能比较与测设一、二进制集成计数器一、二进制集成计数器1.同步集成二进制计数器同步集成二进制计数器74161数字电路子技术步入数字殿堂的台阶1.CP：脉冲输入端(上升沿触发）2.QD、QC、QB、QA：计数输出3.：异步复位端（低电平有效）4.：同步置数端（低电平有效）5.DCBA:预置数输入端 5.CTP、CTT：计数使能端（高电平有效）6.CO：进位输出端（高电平有效）CRLD任务二：集成计数器的功能比较与测设任务二：集成计数器的功能比较与测设一、二进制集成计数器一、二进制集成计数器=0时，不论CP及其他管脚是什么状态，输出端Q0Q3都立即清零。CR=0（此时保证=1
28、）时，遇到CP的上升沿，输出Q0Q3=D0D3。LD数字电路子技术步入数字殿堂的台阶任务二：集成计数器的功能比较与测设任务二：集成计数器的功能比较与测设一、二进制集成计数器一、二进制集成计数器工工作作时时序序图图数字电路子技术步入数字殿堂的台阶任务二：集成计数器的功能比较与测设任务二：集成计数器的功能比较与测设一、二进制集成计数器一、二进制集成计数器2.2.集成二进制计数器集成二进制计数器74161的功能仿真的功能仿真功能仿真参考图数字电路子技术步入数字殿堂的台阶任务二：集成计数器的功能比较与测设任务二：集成计数器的功能比较与测设一、二进制集成计数器一、二进制集成计数器工作波形图下降沿下降沿触
29、发，触发，软件设软件设计错误计错误数字电路子技术步入数字殿堂的台阶任务二：集成计数器的功能比较与测设任务二：集成计数器的功能比较与测设一、二进制集成计数器一、二进制集成计数器几个结论（1）逐级二分频。Q0、Q1、Q2、Q3依次是CP信号的二、四、八、十六分频。（2）CO在Q3Q2Q1Q0=1111时为1，TCO=TQ3，是CP的十六分频，占空比是1/16，而Q3的占空比是50%。（3）CO下降沿和Q3的下降沿在同一个时刻并且出现的频率相同，因此可以用Q3代替CO，充当进位信号。（4）每一个状态存在的时间都是一个CP周期。数字电路子技术步入数字殿堂的台阶任务二：集成计数器的功能比较与测设任务二：
30、集成计数器的功能比较与测设一、二进制集成计数器一、二进制集成计数器3.3.集成二进制计数器集成二进制计数器74161的应用举例的应用举例(1)(1)复位法复位法利用异步清零端 ，实现进制的改变，叫反馈复位法反馈复位法构成任意进制计数器。基本原理：当计数器计数到一个数值时，让计数器复位到0，从而改变计数的模。用74161采用复位法实现六进制例数字电路子技术步入数字殿堂的台阶任务二：集成计数器的功能比较与测设任务二：集成计数器的功能比较与测设一、二进制集成计数器一、二进制集成计数器分析：模6，计数值从0开始，六个有效态是05（00000101）在计数器状态0101之后清零。注意：0101要存在一个
31、TCP必须在0101之后复位，要将0110这个状态变成0000。过渡态译码，变成0，送给 ，实现复位。过渡态数字电路子技术步入数字殿堂的台阶任务二：集成计数器的功能比较与测设任务二：集成计数器的功能比较与测设一、二进制集成计数器一、二进制集成计数器Q3Q2Q1Q00000000100100011010001010110状体转换图12QQCR 过渡态数字电路子技术步入数字殿堂的台阶任务二：集成计数器的功能比较与测设任务二：集成计数器的功能比较与测设一、二进制集成计数器一、二进制集成计数器 74LS161 Q0 Q1 Q2 Q3 CR D0 D1 D2 D3 CTT CTP CP CO LD电路图
32、电路图与非门将过渡态变换成逻辑0反馈给复位端，使电路在0110时复位回到0000数字电路子技术步入数字殿堂的台阶任务二：集成计数器的功能比较与测设任务二：集成计数器的功能比较与测设一、二进制集成计数器一、二进制集成计数器 用复位法实现六进制的仿真电路用复位法实现六进制的仿真电路 在0101时与门输出1，这是六进制计数器的进位端，CO=Q2Q0 数字电路子技术步入数字殿堂的台阶任务二：集成计数器的功能比较与测设任务二：集成计数器的功能比较与测设一、二进制集成计数器一、二进制集成计数器复位法构成任意进制计数器方法总结有效状态是S0SM-1，去掉N-M个状态。如果是异步复位端，需要过渡态，状态M就是
33、过渡态，将M 变换出复位信号。如果是同步复位端，不需要过渡态，将状态SM-1 变换出复位信号。S 0 S 1 S 2 S 3 S M-2 S M-1 S M S N-3 S N-2 S N-1 M个个 N-M个个 复位法改变计数器进制的状态复位法改变计数器进制的状态转换图转换图 复位法将N进制的计数器改成M（M D0 D1 D2 D3&11CP 四四、构成任意进制计数器的方法、构成任意进制计数器的方法任务二任务二 集成计数器的功能比较与测设集成计数器的功能比较与测设数字电路子技术步入数字殿堂的台阶四四、构成任意进制计数器的方法、构成任意进制计数器的方法任务二任务二 集成计数器的功能比较与测设集
34、成计数器的功能比较与测设例例 集成四位同步二进制计数器74LS163的功能表和管脚排列图以及逻辑符号和74161相同，请用74LS163采用反馈复位法设计出十进制计数器。74LS163 的功能表同步复位同步复位同步置数同步置数计数计数数字电路子技术步入数字殿堂的台阶四四、构成任意进制计数器的方法、构成任意进制计数器的方法任务二任务二 集成计数器的功能比较与测设集成计数器的功能比较与测设分析分析复位端是同步端，不需要过渡态。状态转化图状态转化图74163 构成十进制的状态转换图0001001000110100011110001001010101100000QDQCQBQA数字电路子技术步入数字殿
35、堂的台阶四四、构成任意进制计数器的方法、构成任意进制计数器的方法任务二任务二 集成计数器的功能比较与测设集成计数器的功能比较与测设复位表达式复位表达式ADQQCR在multism10版本中74LS163的复位端没有正确定义，无论它是0还是1都不会起作用仿真测试仿真测试数字电路子技术步入数字殿堂的台阶四四、构成任意进制计数器的方法、构成任意进制计数器的方法任务二任务二 集成计数器的功能比较与测设集成计数器的功能比较与测设波形当计数器输出状态为1001时 =0，再次遇到CP上升沿，计数器被复位，之后 再次成为1。CRCR数字电路子技术步入数字殿堂的台阶四四、构成任意进制计数器的方法、构成任意进制计
36、数器的方法任务二任务二 集成计数器的功能比较与测设集成计数器的功能比较与测设延伸练习延伸练习将将74163换成换成74161，会如何？，会如何？将会实现9进制，有效状态是08,1001是过渡态。过渡态（1001）一出现立即复位 思考思考如何展宽复位信号？如何展宽复位信号？数字电路子技术步入数字殿堂的台阶2 2）预置数法（置数法、置位法）预置数法（置数法、置位法）适用于适用于有预置数功能有预置数功能的集成计数器。的集成计数器。基本思路：计数器从某个预置状态基本思路：计数器从某个预置状态S Si i（一般选一般选S S0 0）开始计数，计）开始计数，计满满M M个状态后产生置数信号，使计数器恢复到
37、预置初态个状态后产生置数信号，使计数器恢复到预置初态S Si i。S0SiSi+1Si+2Si+M-2Si+M-1SN-3SN-2SN-1Si+MM个个N-M个个异步置数异步置数计数器：计数器：利用利用Si+M（或（或SM）状态状态进行译码产生置数信号。进行译码产生置数信号。同步置数同步置数计数器：计数器：利用利用Si+M-1（或（或SM-1）状状态进行译码产生置数信号。态进行译码产生置数信号。四四、构成任意进制计数器的方法、构成任意进制计数器的方法任务二任务二 集成计数器的功能比较与测设集成计数器的功能比较与测设数字电路子技术步入数字殿堂的台阶用用74161实现十二进制计数器。实现十二进制计
38、数器。解：解：74161是具有异步清零和同步置数功能的加法计时器。是具有异步清零和同步置数功能的加法计时器。同步置数法同步置数法预置数：预置数：D3D2D1D0=0000000100100011010001010000011001111000100110101011状态转换图状态转换图SM-1S11 即即Q3Q2Q1Q01011013QQQLD例例四四、构成任意进制计数器的方法、构成任意进制计数器的方法任务二任务二 集成计数器的功能比较与测设集成计数器的功能比较与测设数字电路子技术步入数字殿堂的台阶CP 74LS161 Q0 Q1 Q2 Q3 ET EP CP C LD RD D0 D1 D2
39、 D3 11&四四、构成任意进制计数器的方法、构成任意进制计数器的方法任务二任务二 集成计数器的功能比较与测设集成计数器的功能比较与测设数字电路子技术步入数字殿堂的台阶采用同步置数法采用同步置数法预置数：预置数：D3D2D1D0=0001101110101001100001110110010101000011001000011100Q3Q2Q1Q0预置信号预置信号23QQLD注意：箭头两端的状态在自然状态下不是在一起的，箭头注意：箭头两端的状态在自然状态下不是在一起的，箭头指向的是第一态（预置的数），即指向的是第一态（预置的数），即D3D2D1D0的取值。的取值。箭头尾部的状态是译码产生置数信
40、号的状态。箭头尾部的状态是译码产生置数信号的状态。四四、构成任意进制计数器的方法、构成任意进制计数器的方法任务二任务二 集成计数器的功能比较与测设集成计数器的功能比较与测设数字电路子技术步入数字殿堂的台阶174LS161Q0Q1Q2Q3ETEPCPCLDRDD0D1D2D31CP1 0 0 0&四四、构成任意进制计数器的方法、构成任意进制计数器的方法任务二任务二 集成计数器的功能比较与测设集成计数器的功能比较与测设数字电路子技术步入数字殿堂的台阶四四、构成任意进制计数器的方法、构成任意进制计数器的方法任务二任务二 集成计数器的功能比较与测设集成计数器的功能比较与测设将图中的74161换成741
41、63会得到什么功能？仿真思考思考数字电路子技术步入数字殿堂的台阶3 3）利用进位输出位）利用进位输出位C C置数法（置位法）置数法（置位法）适用于适用于有预置数功能有预置数功能的集成计数器。的集成计数器。M个个M个个预置数预置数S0SN-MSN-M-1SN-1SN-2预置数预置数异步置数异步置数计数器：计数器：用用SN-M-1作为预置数。作为预置数。同步置数同步置数计数器：计数器：用用SN-M作为预置数作为预置数。四四、构成任意进制计数器的方法、构成任意进制计数器的方法任务二任务二 集成计数器的功能比较与测设集成计数器的功能比较与测设数字电路子技术步入数字殿堂的台阶N=16，M=12，NM=4
42、即即 D3D2D1D0=0100 74LS161 Q0 Q1 Q2 Q3 ET EP CP C LD RD D0 D1 D2 D3 1CP10 0 1 01采用采用进位进位C置数法置数法 用用74161实现十二进制计数器。实现十二进制计数器。例例四四、构成任意进制计数器的方法、构成任意进制计数器的方法任务二任务二 集成计数器的功能比较与测设集成计数器的功能比较与测设数字电路子技术步入数字殿堂的台阶当当实现实现M M进制，大于计数器本身的进制，大于计数器本身的N N进制时必须将多片进制时必须将多片计数器计数器级联级联的方法的方法。1 1）分解法）分解法基本思路：基本思路：M=MM=M1 1M M
43、2 2MMn n芯片级联的方式：芯片级联的方式：同步同步方式：以低位片的进位输出信号方式：以低位片的进位输出信号C作为高位片作为高位片的工作状态控制信号的工作状态控制信号EP和和ET。同步同步方式：以低位片的进位输出信号方式：以低位片的进位输出信号C作为高位片作为高位片的时钟输入信号的时钟输入信号CP。四四、构成任意进制计数器的方法、构成任意进制计数器的方法任务二任务二 集成计数器的功能比较与测设集成计数器的功能比较与测设3.级联级联法法数字电路子技术步入数字殿堂的台阶2 2）整体清）整体清“0”“0”法或整体置数法法或整体置数法基本思路：先将基本思路：先将n n片计数器级联组成片计数器级联组
44、成Nn（NnM）进制计）进制计数器，计满数器，计满M M个状态后，采用整体清个状态后，采用整体清“0”“0”或整体置数法或整体置数法实现实现M M进制计数器。进制计数器。四四、构成任意进制计数器的方法、构成任意进制计数器的方法任务二任务二 集成计数器的功能比较与测设集成计数器的功能比较与测设数字电路子技术步入数字殿堂的台阶试用试用7416074160组成百进制计数器。组成百进制计数器。Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 C LD R D D 0 D 1 D 2 D 3 EP ET CP CP 1 1 进进位位输输出出 Q0 Q1 Q2 Q3 C LD RD D0 D1 D2 D3 EP ET CP
45、 1 1 1 异步方式异步方式四四、构成任意进制计数器的方法、构成任意进制计数器的方法任务二任务二 集成计数器的功能比较与测设集成计数器的功能比较与测设例例数字电路子技术步入数字殿堂的台阶 进进位位输输出出 Q0 Q1 Q2 Q3 C LD RD D0 D1 D2 D3 EP ET CP 1 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 C LD R D D 0 D 1 D 2 D 3 EP ET CP CP 1 1 同步方式同步方式四四、构成任意进制计数器的方法、构成任意进制计数器的方法任务二任务二 集成计数器的功能比较与测设集成计数器的功能比较与测设数字电路子技术步入数字殿堂的台阶四四、构成任意进制计数
46、器的方法、构成任意进制计数器的方法任务二任务二 集成计数器的功能比较与测设集成计数器的功能比较与测设请用集成十进制计数器74162实现60进制计数器，有效状态为059。例 74LS162 的功能表数字电路子技术步入数字殿堂的台阶四四、构成任意进制计数器的方法、构成任意进制计数器的方法任务二任务二 集成计数器的功能比较与测设集成计数器的功能比较与测设分析分析 至少需要两个两个74162级联完成，在10以内两个数相乘积为60的只有610，所以，应该让一个74162实现6进制，一个实现10进制，然后两个进行级联级联。实现6进制可以采用复位法，也可以采用预置数法。两个级联时，我们将10进制计数器作个位
47、，让6进制计数器作十位，这样计数的结果是8421BCD码，方便显示和使用，如果个位和十位换过来，也可以实现60进制，但是编码不是8421BCD码，使用起来不方便 数字电路子技术步入数字殿堂的台阶用 74162 采用异步法构成 60 进制计数器四四、构成任意进制计数器的方法、构成任意进制计数器的方法任务二任务二 集成计数器的功能比较与测设集成计数器的功能比较与测设电路电路 注意：仿真软件将这个计数器的有效边沿定义成了下降沿了 数字电路子技术步入数字殿堂的台阶试用两片试用两片7416074160实现实现5454进制计数器。进制计数器。解：解：M=54M=54，7416074160是具有异步清零、同
48、步置数的十进制计数器。是具有异步清零、同步置数的十进制计数器。整体置数法整体置数法计数：计数：0 05353。5 53 30 1 0 1 0 0 1 1 Q3Q2Q1Q0 进进位位输输出出 Q0 Q1 Q2 Q3 C LD RD D0 D1 D2 D3 EP ET CP 1 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 C LD R D D 0 D 1 D 2 D 3 EP ET CP CP 1 1&例例四四、构成任意进制计数器的方法、构成任意进制计数器的方法任务二任务二 集成计数器的功能比较与测设集成计数器的功能比较与测设数字电路子技术步入数字殿堂的台阶分解法分解法M=54=6M=54=69 9，用两片，
49、用两片7416074160分别构成六进制和九进制，然后级联即可。分别构成六进制和九进制，然后级联即可。Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 C LD R D D 0 D 1 D 2 D 3 EP ET CP CP 1 1 进进位位输输出出 Q0 Q1 Q2 Q3 C LD RD D0 D1 D2 D3 EP ET CP 1 1 1 1 1 六进制六进制九进制九进制四四、构成任意进制计数器的方法、构成任意进制计数器的方法任务二任务二 集成计数器的功能比较与测设集成计数器的功能比较与测设数字电路子技术步入数字殿堂的台阶请使用双四位异步BCD码加法计数器CC4518构成24进制计数器，要求有效状态为023
50、，输出端输出的每个状态都是8421BCD编码。四四、构成任意进制计数器的方法、构成任意进制计数器的方法任务二任务二 集成计数器的功能比较与测设集成计数器的功能比较与测设例例 CC4518 功能表功能表 输入输入 输出输出 Cr CP EN QD QC QB QA 清零清零 1 X X 0 0 0 0 计数计数 0 1 BCD 码加法计数码加法计数 保持保持 0 X 0 保持保持 计数计数 0 0 BCD 码加法计数码加法计数 保持保持 0 1 X 保持保持 数字电路子技术步入数字殿堂的台阶四四、构成任意进制计数器的方法、构成任意进制计数器的方法任务二任务二 集成计数器的功能比较与测设集成计数器
