1、异步计数器的分异步计数器的分析和设计析和设计一、异步计数器的分析一、异步计数器的分析v特点：各触发器的特点：各触发器的CP脉冲不是同一个，脉冲不是同一个，以至状态翻转不在同一时刻发生。以至状态翻转不在同一时刻发生。v优点：同样性能的计数器，异步计数器优点：同样性能的计数器，异步计数器结构比同步计数器简单。结构比同步计数器简单。v缺点：分析与设计比同步计数器复杂些。缺点：分析与设计比同步计数器复杂些。计数器速度较慢。计数器速度较慢。1Q11J1KC1FF1Q1Q21J1KC1FF2Q21Q31J1KC1FF3Q31ZCP&例例1：分析下图所示的异步计数器：分析下图所示的异步计数器：解：解：1）J
2、i=Ki=1 2）Q1n+1=Q1nCP Q2n+1=Q2nQ1n Q3n+1=Q3nQ2n Z=Q3Q2Q13）列状态转移表：）列状态转移表：Q1n+1=Q1nCP Q2n+1=Q2nQ1n Q3n+1=Q3nQ2n Z=Q3Q2Q1电路的工作波形图电路的工作波形图 CPQ1Q2Q3Z123456780101010100110011000011110002分频分频4分频分频8分频分频逢八进一逢八进一M=2n的异步二进制加法计数器的一般规律：的异步二进制加法计数器的一般规律：（1）由）由n个个TFF构成。构成。（2）计数脉冲）计数脉冲CP送至送至第一级第一级触发器的时钟触发器的时钟CP1。（3
3、）后一级输出）后一级输出Qi+1是前一级输出是前一级输出Qi的二分的二分频，且在频，且在Qi的的下降下降沿触发翻转，因此沿触发翻转，因此对于对于JKFF：QiCPi+1 对于对于DFF：QiCPi+1进位信号进位信号Z=Q1 Q2Qn 用用DFF构成的构成的3位二进制异步加法计数器电路，位二进制异步加法计数器电路，如图如图6.5.5所示。所示。图图6.5.5 用用DFF构成的构成的3位二进制异步加法计数器位二进制异步加法计数器 1 2 3 4 5 6 7 8CPQ1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 Q2 0 1 1 0 0 1 1 0 0 Q3 0 1 1 1 1 0 0 0 0异步二进制
4、减法计数器的波形图异步二进制减法计数器的波形图M=2n的异步二进制减法计数器的一般规律：的异步二进制减法计数器的一般规律：（1）由）由n个个TFF构成。构成。（2）计数脉冲接）计数脉冲接第一级第一级触发器的时钟触发器的时钟CP1。（3）后一级输出）后一级输出Qi+1是前一级输出是前一级输出Qi的二分的二分频，且在频，且在Qi的的上升沿上升沿触发，因此触发，因此对于对于JKFF：QiCPi+1 对于对于DFF：QiCPi+1进位信号进位信号Z=Q1 Q2 Qn例例2：分析下图异步计数器的功能：分析下图异步计数器的功能123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionS
5、izeBDate:20-Apr-2002Sheet of File:C:WINDOWSStart MenuProgramsProtel 99librarylib1.ddbDrawn By:RC11K&1JC1R1J1KC1R1J1KCPRD111解：解：1）激励方程：）激励方程：J1=Q3n K1=1 J2=K2=1 J3=Q1nQ2n K3=Q1n 2）次态方程）次态方程 Q1n+1=Q3n Q1nCP Q2n+1=Q2n Q1n=Q2nQ1n Q3n+1=Q2n Q3n Q1n+Q1nQ3nCP 123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDat
6、e:20-Apr-2002Sheet of File:C:WINDOWSStart MenuProgramsProtel 99librarylib1.ddbDrawn By:RC11K&1JC1R1J1KC1R1J1KCPRD1111010110100Q3nQ2nQ1nQ3n+1 Q2n+1 Q1n+10101101000001101010000011010110100Q3nQ2nQ1n 2）次态方程）次态方程 Q1n+1=Q3n Q1nCP Q2n+1=Q2n Q1n=Q2nQ1n Q3n+1=Q2n Q3n Q1n+Q1nQ3nCP 3）列状态转移表：）列状态转移表：4）该计数器为）该计数
7、器为M=5具有自启动具有自启动性的异步计数器性的异步计数器0101101000001101010000011010110100Q3nQ2nQ1n异步计数器的设计异步计数器的设计在异步二进制计数器的基础上，在异步二进制计数器的基础上，用脉冲反馈法实现任意进制计数器。用脉冲反馈法实现任意进制计数器。例：用脉冲反馈法设计异步例：用脉冲反馈法设计异步8421BCD码计码计数器。数器。解：解：1）首先用）首先用4个个TFF实现实现M=16的异步的异步计数器计数器2）用异步复）用异步复0法实现法实现M=10的计数器，用基的计数器，用基本本SRFF实现可靠复位。实现可靠复位。123456ABCD654321
8、DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:20-Apr-2002Sheet of File:C:WINDOWSStart MenuProgramsProtel 99librarylib1.ddbDrawn By:C1R1J1KA3C1R1J1KA2C1R1J1KA1&A4Q1Q2Q3ZRDCPC1R1J1KA3C1R1J1KA2C1R1J1KA1&A4Q1Q2Q3ZRDCPC1R1J1KC1R1J1KC1R1J1KQ1Q2Q3RDCPC1R1J1KQ4&SRQQDD1电路图为：电路图为：图图6.5.7 7490 (a)逻辑电路逻辑电路三、异步三、异步MSI计数器计数器图
9、图6.5.7 7490 (a)逻辑电路逻辑电路表表6.5.3 FF0 的状态转移表的状态转移表 表表6.5.4 7490 Q3Q2Q1的状态转移表的状态转移表 (2)(2)逻辑框图逻辑框图 图图6.5.7 7490 (b)框图框图Q3Q2Q1Q0R01R02S91S92CP0CP1M5M2图图6.5.8 7490用作用作8421BCD计数器时的接法计数器时的接法Q0R01R02S91S92Q1Q3Q2CP1M5CP0M2Q1Q3Q2Q0CP图图6.5.8 7490用作用作8421BCD计数器时的接法计数器时的接法Q0Q1Q2Q3R01R02S91S928421CP07490CP1CP表表6.5
10、.5 7490作作8421BCD计数时的状态转移表计数时的状态转移表0000110100190001181110701101610105001014110030100121000100000Q0Q1Q2Q3 Q0CP个数个数图图6.5.9 7490用作用作5421BCD计数器时的接法计数器时的接法Q0R01R02S91S92CP0M2Q0CPQ1Q3Q2CP1M5Q1Q3Q2图图6.5.9 7490用作用作5421BCD计数器时的接法计数器时的接法Q1Q2Q3Q0R01R02S91S925421CP07490CP1CP表表6.5.6 7490作作5421BCD计数时的状态转移表计数时的状态转移
11、表0000110001191101801017100160001150010411003010021000100000Q1Q2Q3Q0Q3CP个数个数图图6.5.10 7490作作5421BCD计数时的工作波形计数时的工作波形CPQ1Q2Q3Q012 3456789 10 110101 00 101000011 00 011000000 10 000100000 01 11110(4)(4)功能表功能表表表6.5.7 7490功能表功能表 Q3 Q2 Q1 Q0 7490（2）CP1 CP0 R01R02 S91S92 Q3 Q2 Q1 Q0 7490（1）CP1 CP0 R01R02 S91
12、S92Z百位输出百位输出个位输出个位输出CP扩展扩展7490可实现百进制计数器：可实现百进制计数器：例：例：试用试用7490用复用复0法设计法设计M=6的计数器。的计数器。解：解：7490为异步复为异步复0方式，起跳状态为方式，起跳状态为S6，即：即：(0110)8421BCD。电路图如下所示：。电路图如下所示：图图6.5.14(b)异步复异步复0法法 Q3 Q2 Q1 Q0 7490 CP1 （2）CP0 R01R02 S91S92 Q3 Q2 Q1 Q0 7490 CP1 （1）CP0 R01R02 S91S92CP RD SD QQ11 用用7490实现实现M=43的计数器：的计数器：1
13、23456ABCD654321DCBAT itleN um berR evisionSizeBD ate:26-A pr-2002Sheet of File:C:W IN D O W SStart M enuProgram sProtel 99librarylib1.ddbD raw n B y:C 1R1J1KA 3C 1R1J1KA 2C 1R1J1KA 1&A 4Q 1Q 2Q 3ZRDC PC 1R1J1KA 3C 1R1J1KA 2C 1R1J1KA 1&A 4Q 1Q 2Q 3ZRDC PQ 0Q 1Q 3 Q 2C RR1234T 213AQ 0Q 1Q 3 Q 2C RR1234T 213A&C PC P用用T213构成构成M=12的异步计数器的异步计数器作业v6.16v6.18v6.19v6.22
