《十进制同步加法计数器课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《十进制同步加法计数器课件.ppt（38页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、,下图为一个秒表电路，试分析其工作原理并制作该电路,通过对秒表电路的分析与制作，理解和掌握计数器、多谐振荡器的基本工作原理，能按工艺要求独立进行电路装配、测试和调试，并能独立排除装配、调试过程中出现的简单故障。,1、基本知识,(1)计数器,统计输入脉冲的个数；用于定时、分频、产生节拍脉冲及进行数字运算等等。,计数器的种类繁多，按计数长度可分为二进制、十进制及N进制计数器。按计数脉冲的引入方式可分为异步型和同步型计数器两类。按计数的增减趋势可分为加法、减法及可逆计数器。,无论哪种类型的计数器，其必须包含存储单元(这里通称计数单元)，有时还增加一些组合逻辑门电路，其中存储单元是由触发器构成的。,所
2、谓的异步是各个触发器的时钟不相同，在本电路中，JK触发器的J、K输入端均接高电平(图中未画出)。,每输入一个计数脉冲，F0的状态翻转计数一次，而高位触发器是在其相邻的低位触发器从1态变为0态时进行翻转计数的。,本电路每来一个计数脉冲，计数器的状态加1，所以它是一个异步3位二进制加法计数器。,另外，从波形图不难看出，该电路还具有分频功能,所谓的同步，指的是各触发器的时钟相同,对于F0触发器，每输入一个计数脉冲，其输出状态翻转一次；对于F1触发器，只有当F0为1态时，在下一个计数脉冲下降沿才进行状态的翻转；对于触发器F2，只有在F0、F1全为1态时，在下一个计数脉冲下降沿到来才进行状态翻转。,十进
3、制计数器是在二进制计数器的基础上得出的，用四位二进制数来代表十进制的每一位，所以也称为二-十进制计数器。,常用8421BCD编码方式，取四位二进制数前面的“0000”“1001”来表示十进制的09十个数码，去掉“1010”“1111”六个数。也就是计数器计到第九个脉冲时再来一个脉冲，即由“1001”变为“0000”。,当F3状态为0时，F1的输入取决于Q0，这样由F0F2构成一同步3位二进制加法计数器。,假设计数器从Q3Q2Q1Q0=0000开始计数，经过7个计数脉冲后，计数器的状态从0000计到0111。这时，J3=Q0Q1Q2=1，K3=Q0=1，为F3由0态变为1态准备了条件。,第8个计
4、数脉冲作用后，F3由0态变为1态，同时F0F2均由1态变为0态，因此计数器状态为1000。,第8个计数脉冲作用后，F3由0态变为1态，同时F0F2均由1态变为0态，因此计数器状态为1000。,此时，除F0外，因Q3=0加到F1的J1输入端，同时J2=K2=0、J3=K3=0，所以在第9个CP作用后，F1F3状态均不变，计数器状态为1001，J3=0、K3=1。,在第10个CP作用后，计数器又回到原始状态0000，这样，计数器便跳过10101111六个无效状态，实现了十进制的计数功能。,74LS16074LS163是一组可预置的同步计数器，在计数脉冲上升沿作用下进行加法计数。,清零:当清零端R为
5、低电平时，不管CP如何，即可完成清零，这种清零方式称为异步清零(74LS160、74LS161)；R若需在时钟脉冲上升沿作用下，才能完成清零功能，这种清零方式称为同步清零(74LS162、74LS163)。,计数控制：当ET和EP均为1时，在CP上升沿作用下完成计数；当ET或EP有一个或全为0时，则禁止计数。,进位，低电平有效,74LS163和一个与非门组成的六进制计数器,74LS163的级联电路,CD4518是二-十进制同步加法计数器，在其内部有2个完全相同的计数器,特点：异步清零方式(R=1有效)；有2个时钟输入端CP和CPE，CP为上升沿计数(CPE=1)，CPE为下降沿计数(CP=0)
6、。,CD4060为14位二进制串行计数/分频器和振荡器,两部分构成，一是14级分频器，另一部分是振荡器。14级分频器实际上就是14位二进制串行计数器，从Q4Q10及Q12Q14管脚输出的分频系数为24210及212214。振荡器部分是通过外接电阻和电容构成RC振荡器，也可以通过外接晶体构成高精度的晶体振荡器。CD4060还有一清零端R，只要在R端上加一高电平或正脉冲，即可使计数器输出全部为0。,f1/(2RTCT),(2)多谐振荡器,多谐振荡器的输出是在高、低电平之间不断进行翻转的信号，电路状态的翻转是利用电容C充放电来实现的,T2.2RC,可控型多谐振荡器,uk=1振荡,uk=0振荡,占空比
7、和频率可调的多谐振荡器,电路中的RP1用于调节占空比，当RP1处于中间位置时，C的充放电时间常数基本相同，即第一、二暂稳态的持续时间相等，q=50%；当RP1处于左端时，C充电慢而放电快，q50%。,石英晶体多谐振荡器,G1、G2首尾相接构成正反馈系统，电阻R的作用是使反相器工作在线性放大区。当接上电源VDD后，在G2输出uO的噪声信号中，经过石英晶体只选出频率为fS的正弦信号，经G1、G2线性反相正反馈放大后，uO幅值达到最大，使正弦波削顶失真，近似方波输出，即形成多谐振荡器。电路的振荡频率f0由晶振的fs来决定，C2用来微调振荡频率。,2、知识拓展,(1)单稳态触发器,特点：电路有一个稳态
8、和一个暂稳态；在外来触发信号作用下，电路由稳态跳变到暂稳态；暂稳态经过一段时间后会自动返回到稳态。暂稳态所处时间的长短取决于电路本身定时元件的参数。,稳态：当uI为高电平且RRoff(Roff=0.9K)时，G2门关闭，uO2为高电平，G1门由于输入全为1而打开，uO1为低电平。此时，电路处于稳定状态。,加负触发脉冲电路翻转为暂稳态：t=t1时uI产生负跳变，uO1由低电平跳变为高电平，uR产生同样的正跳变，G2的输出uO2从高电平变为低电平，这是一个强列正反馈过程，结果使得电路迅速进入G1门关闭、G2门打开的暂稳状态。,自动返回稳态：在暂稳态期间，uO1经C、R到地不断对电容充电，使uR下降
9、，当uR下降到G2门的阈值电压时，电路将产生正反馈，结果使得电路自动返回到G1打开、G2关闭的稳态。,恢复过程：暂稳态结束后，电容C上已充有一定的电压，因此，需经C的放电过程，电容上的电压才能恢复到稳态时的数值，这一过程即为恢复过程恢复过程结束后，才允许输入下一个触发脉冲。,输出脉冲宽度,tW 0.7RC,恢复实间tre,tre=(35)RC,最高重复触发频率fmax,fmax=1/（tw+tre）,(2)施密特触发器,特点：它属于电平触发方式；施密特触发器对于变化方向不同的输入信号，具有不同的阈值电压。,秒脉冲电路由CD4060、CD4518、石英晶体和阻容元件构成，产生32768Hz的脉冲
10、，该脉冲经CD4060内部14级分频后，从Q14端输出2Hz的脉冲，2Hz脉冲再经CD4518进行2分频后，即得1Hz标准秒脉冲，供计数器使用。,当S扳到1位置时，秒脉冲可加到计数器上，计数器能对秒脉冲进行计数；当S扳到位置2时，计数器无脉冲输入，计数器停止计数。,分、秒计数器分别由2片74LS161构成，均为60进制计数器，即显示0059。其中个位的74LS161通过反馈置0法连成10进制计数器，十位的74LS161连成6进制计数器，个位计数器通过与非门向十位计数器提供进位脉冲。,4片74LS48构成8421BCD七段显示译码器，将各位计数器的计数值译成能驱动共阴极LED数码管LC5011-
11、11的七段信号。,电路中的按钮开关K为清零开关，秒表正常计时时，K应断开，使A点为高电平；当需将秒表清零时，只需按一下按钮开关K，使各位74LS161的清零端R出现一个负脉冲即可。,1、电子元器件的检测与筛选,(1)外观质量检查,应完整无损，各种型号、规格、标志应清晰、牢固，标志符号不能模糊不清或脱落。,(2)元器件的测试,用万用表检测电阻、电容、数码管；用IC测试仪检测74LS00、74LS08、74LS48、74LS161、CD4060和CD4518。,2、元器件和材料清单,3、电路的连接,本任务要求自己设计制作印制电路板，或利用单股绝缘导线在面包板或万能实验板上完成电路的连接。,4、电路检测与调试,(1)目视检验,电路连接完成后，首先不要通电，对照电路原理图或接线图逐个元件、逐条导线认真检查电路的连线是否正确、元件的引脚及导线的端头是否连接良好、布线是否符合要求等。,(2)通电检验,目视检验无误后，即可进行通电检测。将电路接通+5V电源，S打到位置1上，秒表应能正常计时。在计时过程中，若在某一时刻将S扳到位置2上，秒表应能立即停止计时，并显示当前的计时结果不变。若在某一时刻按下按钮开关K，计时应能立即清零。,
