6.5.3 任意进制计数器
1) 用触发器和逻辑门设计任意进制计数器例 6.5.1 试用 JKFF和与非门设计按自然二进制码记数的 M=5的同步加法记数器解 (1)求触发器级数 n≥log25,取 n=3
(2)列综合表
(3)求激励函数
(4)作逻辑电路图
J3 K3 J2 K2 J1 K1
000
001
010
011
100
001
010
011
100
000
0? 0? 1?
0? 1 1
0 0 1?
1 1? 1
1 0 0 0?
101
110
111
011
010
001
1 1 0
1? 0? 0
1 1 0
偏离状态
nnn QQQ 123 111213 nnn QQQ
DR
C1<
Q3 1J3 &
&1K3R
C1<
Q2 1J2
1K2 R
C1<
Q1 1J1
1K1
CP
R
3131
1212
3123
,
,
1,
QKQJ
QKQJ
KQQJ

2)用 MSI计数器构成任意进制计数器
( 1)复,0”法
Q3 Q2 Q1 Q0
CP1<
CP0<R
01 R02 S91 S92
7490
CP
CP
CR
D0 D1 D2 D3
74161
Q0 Q1 Q2 Q3
QCC
P
TLD
CP<
&
1
1
1
CP
CR
D0 D1 D2 D3
74163
Q0 Q1 Q2 Q3
QCC
P
TLD
CP<
&
1
1
1
Q3Q2Q1Q0 状态转移路线
0 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1/0 1/0 0
异步复零法电路异步复零法电路同步复零法电路异步复零法实现 M=6电路的状态转移表
CP
Q0
Q1
Q2
Q3
CR
0
0
0
0
0
0
0
0
0 0
0
0
1
1 1 1
1 1
1
1 2 3 4 5 6
CP
Q0
Q1
Q2
Q3
CR
0
0
0
0
0
0
0
0
0 0
0
0
1
1 1 1
1 1
1
1 2 3 4 5 6
0
异步复零法实现 M=6电路的工作波形图 同步复零法实现 M=6电路的工作波形图
0 0 0 0 0 0 0
0
0
0 0 0 0 0 0 0
0
( 2)置数法
①置最小数法例 6.5.2 试用 74161 用置最小数法实现 M=12的计数器。
解 最小数 =N-M=16-12=4
CPD0 D1 D2 D3
74161
Q0 Q1 Q2 Q3
QCC P
T
CP<
1
1
DL
0 1 0 0
②预置零法例 6.5.3 试用 74161 用预置零数法实现 M=6的计数器。
解 反馈状态 M-1=5
CPCR D0 D1 D2 D3
74161
Q3 Q2 Q1 Q0
QCC
P
T
CP<
&
1
DL
Q3Q2Q1Q0 状态转移路线
0 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 0 1
1 0 1 0
1 0 1 1
1 1 0 0
1 1 0 1
1 1 1 0
1 1 1 1
跳过状态起跳状态
③置最大数法例 6.5.4 用 74161 用置最大数法实现 M=12的计数器。
解 起跳状态 M-2=10
CR D
0 D1 D2 D3
74161
Q3 Q2 Q1 Q0
QCC
P
T
CP<
&
1
DL
1 1 1 1
1
1
CP
Q3Q2Q1Q0 状态转移路线
0 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 0 1
1 0 1 0
1 0 1 1
1 1 0 0
1 1 0 1
1 1 1 0
1 1 1 1
跳过状态起跳状态
(3) M>N
CR D0 D1 D2 D3
74160(II)
Q3 Q2 Q1 Q0
QCC
P
T
CP<
1
1
DL
1
1
CR D0 D1 D2 D3
74160(I)
Q3 Q2 Q1 Q0
QCC
P
T
CP<
1
1
DL
1
1
CP
1进位
CR D0 D1 D2 D3
74160(II)
Q3 Q2 Q1 Q0
QCC
P
T
CP<
1
1
DL
CR D0 D1 D2 D3
74160(I)
Q3 Q2 Q1 Q0
QCC
P
T
CP<
1
1
DL
1
1
CP
进位例 6.5.5 用两片 74160 实现 M=29的计数器。

CR D0 D1 D2 D3
74160(II)
Q3 Q2 Q1 Q0
QCC
P
T
CP<1
DL
CR D0 D1 D2 D3
74160(I)
Q3 Q2 Q1 Q0
QCC
P
T
CP<1
DL
1
1
CP
进位
CR D0 D1 D2 D3
74160(II)
Q3 Q2 Q1 Q0
QCC
P
T
CP<
1 DL
CR D0 D1 D2 D3
74160(I)
Q3 Q2 Q1 Q0
QCC
P
T
CP<
1 DL
1
1
CP
进位
&
&
&
G1
G2
整体预置零法整体预复零法
(4)MSI任意进制计数器( T213)
>C1 FF0
RD
1J
1K
Q0 >
C1 FF3
RD
1J Q3
>C1 FF1
RD
1J
1K
Q1
>C1 FF2
RD
1J
1K
Q2
Q0 Q1 Q3Q2
1K
QCC
1 11
111
1
1
1
≥1
&
CT
CR
CP
R2
R4
R1
R3 RD
CR CP 功能
1
0 0 ↓
0 1?
异步清 0
计数保持
CT
6.5.4 移存型计数器
1)概述 (串入并出的移存器 )
2)分析和设计 (写出第一级触发器的 以后各级触发器的都可用 表示 )
11?nQ 1?nQ
nini QQ 11
例 6.5.6 用 DFF实现 M=6的移存型计数器。
解 (1)选用 3个 DFF
(2)作出由三级触发器构成的状态转移图
(3)选择流程图中一路径可列出综合表进行逻辑设计
111
110
101
100
011
010
001
000
Q3 Q2 Q1 D1
0 0 0
0 0 1
0 1 1
1 1 1
1 1 0
1 0 0
1
1
1
0
0
0
3)典型电路
( 1)环形计数器 (D1=Q4)
Q4 1D
C1 <
Q3 1D
C1 <
Q2 1D
C1 <
Q1 1D
C1 <
RD
SD
RDRD
CP
预置 Q4Q3Q2Q1=1000
1001
1111
1110
1101
1100
1011
1010
1000 0111
0110
0101
0100
0011
0010
0001
0000
0
1
2
3
1000
0001
0010
0100
Q4Q3Q2Q1CP↑ 状态转移路线
( 2)扭环形计数器
Q4 1D
C1 <
Q3 1D
C1 <
Q2 1D
C1 <
Q1 1D
C1 <
RDRD RDRD
CP
清,0”
0000
0001
0011
0111
1111
1110
1100
1000 1011
0110
1101
1010
0100
1001
0010
0101
(D1=Q4)
1
2
3
4
1110
0111
1011
1101
Q0Q1Q2Q3CP↑
Q0 Q1 Q2 Q3
M1>CP
DSR D0 D1 D2 D3
M0
CP
74194 11 RD
1 1 1 0
状态转移路线
6.6 序列码发生器
1)概述
( 1)计数型序列码发生器 ( 2)反馈移存型序列码发生器组合逻辑模 M计数器


Q1Qn Qn-1
f1
fm
组合逻辑

Fn F1…Fn-1 f
CP…
2) 计数型序列码发生器
( 1)已知序列码设计发生器例 6.6.1设计产生序列码 F=11110101的序列码发生器解:①设计 M=8的计数器采用 MSI二进制计数器 74161,用其低三位作八进制计数
②设计组合电路列出组合电路的真值表。采用 MSI MUX74151实现其逻辑功能
F
0000
0001
0010
0011
1
1
1
1
Q3Q2Q1Q0 F
0100
0101
0110
0111
0
1
0
1
Q3Q2Q1Q0
CP
D0 D1 D2 D3
74161
Q0 Q1 Q2 Q3
QCC
P
T
>CP
1
1
DL
1
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
E
A0 A1 A21
1
1
1
0
1
0
1
74151 F
(2)已知序列长度设计发生器 (可自行设定码型,过程与上相同)
3)移存型序列码发生器 的设计
( 1)已知序列码设计发生器例 6.6.2设计产生序列码 101000的反馈移存型序列码发生器解 采用 DFF构成移存型计数器第一步:求状态转移表第二步,作激励函数 D1的真值表,并用卡诺图化简求得
D1=
第三步:作逻辑图
Q3Q2Q1 状态转移路线模数
101
010
100
000
001
010
M=4
Q4Q3Q2Q1 状态转移路线模数
1010
0100
1000
0001
0010
0101
1010
M=6
2412324123 QQQQQQQQQQ
Q4 1D
C1 <
Q3 1D
C1 <
Q2 1D
C1 <
Q1 1D
C1 <
RD
SD
RD
SD
&
&
&
预置 1010
CP
2Q
4Q
1Q
2Q
3Q
(2)已知序列长度设计发生器
① m序列码的设计
Qn 1D
C1 <
Qn-1 1D
C1 <
Q2 1D
C1 <
Q1 1D
C1 <
SDSD SDSD
=1
…C2
C1Cn-1Cn f
m序列码发生器的一般结构例 6.6.3 设计 M=15的 m序列码发生器。
解,第一步 求级数 n 由 2n-1=15 得 n=4
第二步 确定反馈函数 f f=Q4⊕ Q3
第三步 作逻辑电路第四步 写序列码 Q4=111100010011010
第五步 作状态转移图第六步 自启动性 第一级的激励改为
Q4 1D
C1 <
Q3 1D
C1 <
Q2 1D
C1 <
Q1 1D
C1 <
SDSD SDSD
=1
1111
11100111
11001011
0101 1000
00011010
1101 0010
0110 0100
0011 1001
CP
CP
0000
12341 QQQQfD
Q4Q3Q2Q1
②非 m序列码的设计
a,M=2n
例 6.6.4 设计 M=16的序列码发生器解 只要把 Q4Q3Q2Q1=0000强行纳入 1000与 0001之间即可
b,M<(2n-1)
例 6.6.5 设计 M=10的序列码发生器解 第一步 求级数 n,确定反馈函数 f
由 M=10 可知 n=4 f=Q4⊕ Q3
第二步 作状态转移图,确定起跳状态
1231 QQQfD
123412341 QQQQQQQQfD
6.7 顺序脉冲发生器(分配器)
分配器有节拍分配器和脉冲分配器 2种例 6.7.1 试设计四输出节拍分配器。
解 (1)设计 M=4的计数器采用由 JKFF构成的同步加法计数器
( 2)设计 2-4线译码器
Q2Q1 Y0Y1Y2Y3
00
01
10
11
1000
0100
0010
0001
C1<
Q2 1J2
1K2
C1<
Q1 1J1
1K1
1
CP
22QQ 11QQ
&
Y0
&
Y1
&
Y2
&
Y3
12QQ 12QQ 12QQ 12QQ
CP
0
0 0
0 0
0 0
0
1
1 1 1
1
1 2 3 4 5 6
1
Q0
Q1
Y0
Y1
Y2
Y3
CP
0
0 0
0 0
0 0
0
1
1 1 1
1
1 2 3 4 5 6
1
7 7
节拍分配器波形 脉冲分配器波形
Q0
Q1
Y0
Y1
Y2
Y3
1
CP
>C1
1J
1K
Q2&
&
&
>C1
1J
1K
Q3&
&
&
>C1
1J
1K
Q4&
&
&
&
&
&
1J
1K
Q1
X
Z
Q1n+1= nQ
1
XQXQXQXQXQKJ nnnnn 1111122
nnnn QXQXQQ 32113
nnn QXQQ 2112
nnnnn QXQXQXQQ 432114
XQXQXQJ
XJQXJQXJQXJQKJ
nnn
nnnn

2122
2222222233
XQXQXQXQJ
XJQXJQXJQXJQKJ
nnnn
nnnn

32133
3333333344
XQXQXQXQ
XQJQJXQXJZ
nnnn
nnn

4321
444444
X=0 X=1
Q4Q3Q2Q1 Z Q4Q3Q2Q1 Z
0000
1111
1110
1101
1100
1011
1010
1001
1000
0111
0110
0101
0100
0011
0010
0001
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1