单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,异步计数器的分析和设计,1,异步计数器的分析和设计1,一、异步计数器的分析,特点：各触发器的CP脉冲不是同一个，以至状态翻转不在同一时刻发生。,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。,缺点：分析与设计比同步计数器复杂些。计数器速度较慢。,2,一、异步计数器的分析特点：各触发器的CP脉冲不是同一个，以至,1,Q,1,1J,1K,C1,FF,1,Q,1,Q,2,1J,1K,C1,FF,2,Q,2,1,Q,3,1J,1K,C1,FF,3,Q,3,1,Z,CP,&,例1：分析下图所示的异步计数器：,解：1）J,i,=K,i,=1,2）Q,1,n+1,=,Q,1,n,CP,Q,2,n+1,=,Q,2,n,Q,1,n,Q,3,n+1,=,Q,3,n,Q,2,n,Z=Q,3,Q,2,Q,1,3,1Q11J1KC1FF1Q1Q21J1KC1FF2Q21Q3,3）列状态转移表：,Q,1,n+1,=,Q,1,n,CP,Q,2,n+1,=,Q,2,n,Q,1,n,Q,3,n+1,=,Q,3,n,Q,2,n,Z=Q,3,Q,2,Q,1,4,3）列状态转移表：Q1n+1=Q1nCP 4,电路的工作波形图,CP,Q,1,Q,2,Q,3,Z,1,2,3,4,5,6,7,8,0,1,0,1,0,1,0,1,0,0,1,1,0,0,1,1,0,0,0,0,1,1,1,1,0,0,0,2分频,4分频,8分频,逢八进一,5,电路的工作波形图 CPQ1Q2Q3Z123456780101,M,=2,n,的异步二进制加法计数器的一般规律：,（1）由,n,个TFF构成。,（2）计数脉冲CP送至,第一级,触发器的时钟CP,1,。,（3）后一级输出,Q,i,+1,是前一级输出,Q,i,的二分频，且在,Q,i,的,下降,沿触发翻转，因此,对于,JKFF,：,Q,i,CP,i+,1,对于,DFF,：,Q,i,CP,i,+1,进位信号,Z,=,Q,1,Q,2,Q,n,6,M=2n的异步二进制加法计数器的一般规律：（1）由n个TF,用DFF构成的3位二进制异步加法计数器电路，如图6.5.5所示。,图6.5.5 用DFF构成的3位二进制异步加法计数器,7,用DFF构成的3位二进制异步加法计数器电路，如图6.5.5,1,2 3 4 5 6 7 8,CP,Q1 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,异步二进制减法计数器的波形图,8,1 2,M,=2,n,的异步二进制减法计数器的一般规律：,（1）由,n,个,TFF,构成。,（2）计数脉冲接,第一级,触发器的时钟,CP,1,。,（3）后一级输出,Q,i,+1,是前一级输出,Q,i,的二分频，且在,Q,i,的,上升沿,触发，因此,对于,JKFF,：,Q,i,CP,i+,1,对于,DFF,：,Q,i,CP,i,+1,进位信号,Z,=,Q,1,Q,2,Q,n,9,M=2n的异步二进制减法计数器的一般规律：（1）由n个TF,例2：分析下图异步计数器的功能,1,1,1,10,例2：分析下图异步计数器的功能11110,解：1）激励方程：,J,1,=,Q,3,n,K,1,=1,J,2,=K,2,=1,J,3,=,Q,1,n,Q,2,n,K,3,=,Q,1,n,2）次态方程,Q,1,n+1,=,Q,3,n,Q,1,n,CP,Q,2,n+1,=,Q,2,n,Q,1,n,=,Q,2,n,Q,1,n,Q,3,n+1,=Q,2,n,Q,3,n,Q,1,n,+Q,1,n,Q,3,n,CP,1,1,1,11,解：1）激励方程：11111,1,0,10,11,01,00,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,Q,3,n+1,Q,2,n+1,Q,1,n+1,010,110,100,000,1,101,010,000,011,0,10,11,01,00,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,2）次态方程,Q,1,n+1,=,Q,3,n,Q,1,n,CP,Q,2,n+1,=,Q,2,n,Q,1,n,=,Q,2,n,Q,1,n,Q,3,n+1,=Q,2,n,Q,3,n,Q,1,n,+Q,1,n,Q,3,n,CP,12,1010110100Q3nQ2nQ1nQ3n+1 Q2n+1,3）列状态转移表：,4）该计数器为M=5具有自启动性的异步计数器,010,110,100,000,1,101,010,000,011,0,10,11,01,00,Q,3,n,Q,2,n,Q,1,n,13,3）列状态转移表：4）该计数器为M=5具有自启动性的异步计数,异步计数器的设计,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。,14,异步计数器的设计在异步二进制计数器的基础上，用脉冲反馈,例：用脉冲反馈法设计异步8421BCD码计数器。,解：1）首先用4个TFF实现M=16的异步计数器,2）用异步复0法实现M=10的计数器，用基本SRFF实现可靠复位。,15,例：用脉冲反馈法设计异步8421BCD码计数器。解：1）首先,电路图为：,16,电路图为：16,图6.5.7 7490 (a)逻辑电路,三、异步MSI计数器,17,图6.5.7 7490 (a)逻辑电路三、异步MS,图6.5.7 7490 (a)逻辑电路,18,图6.5.7 7490 (a)逻辑电路18,表6.5.3 FF,0,的状态转移表,19,表6.5.3 FF0 的状态转移表 19,表6.5.4 7490 Q,3,Q,2,Q,1,的状态转移表,20,表6.5.4 7490 Q3Q2Q1的状态转移表 20,(2)逻辑框图,图6.5.7 7490 (b)框图,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,R,01,R,02,S,91,S,92,CP,0,CP,1,M,5,M,2,21,(2)逻辑框图 图6.5.7 7490 (b)框图,图6.5.8 7490用作8421BCD计数器时的接法,Q,0,R,01,R,02,S,91,S,92,Q,1,Q,3,Q,2,CP,1,M,5,CP,0,M,2,Q,1,Q,3,Q,2,Q,0,CP,22,图6.5.8 7490用作8421BCD计数器时的接法,图6.5.8 7490用作8421BCD计数器时的接法,Q,0,Q,1,Q,2,Q,3,R,01,R,02,S,91,S,92,8,4,2,1,CP,0,7490,CP,1,CP,23,图6.5.8 7490用作8421BCD计数器时的接法,表6.5.5 7490作8421BCD计数时的状态转移表,0,0,0,0,1,10,1,0,0,1,9,0,0,0,1,1,8,1,1,1,0,7,0,1,1,0,1,6,1,0,1,0,5,0,0,1,0,1,4,1,1,0,0,3,0,1,0,0,1,2,1,0,0,0,1,0,0,0,0,0,Q,0,Q,1,Q,2,Q,3,Q,0,CP个数,24,表6.5.5 7490作8421BCD计数时的状态转移,图6.5.9 7490用作5421BCD计数器时的接法,Q,0,R,01,R,02,S,91,S,92,CP,0,M,2,Q,0,CP,Q,1,Q,3,Q,2,CP,1,M,5,Q,1,Q,3,Q,2,25,图6.5.9 7490用作5421BCD计数器时的接法,图6.5.9 7490用作5421BCD计数器时的接法,Q,1,Q,2,Q,3,Q,0,R,01,R,02,S,91,S,92,5,4,2,1,CP,0,7490,CP,1,CP,26,图6.5.9 7490用作5421BCD计数器时的接法Q,表6.5.6 7490作5421BCD计数时的状态转移表,0,0,0,0,1,10,0,0,1,1,9,1,1,0,1,8,0,1,0,1,7,1,0,0,1,6,0,0,0,1,1,5,0,0,1,0,4,1,1,0,0,3,0,1,0,0,2,1,0,0,0,1,0,0,0,0,0,Q,1,Q,2,Q,3,Q,0,Q,3,CP个数,27,表6.5.6 7490作5421BCD计数时的状态转移,图6.5.10 7490作5421BCD计数时的工作波形,CP,Q,1,Q,2,Q,3,Q,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,0,1,0,1,0,0,1,0,1,0,0,0,0,1,1,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,0,28,图6.5.10 7490作5421BCD计数时的工作波形C,(4)功能表,表6.5.7 7490功能表,29,(4)功能表表6.5.7 7490功能表29,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,7490,（2）,CP,1,CP,0,R,01,R,02,S,91,S,92,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,7490（1）,CP,1,CP,0,R,01,R,02,S,91,S,92,Z,百位输出,个位输出,CP,扩展7490可实现百进制计数器：,30,Q3 Q2 Q1 Q0,例：试用7490用复0法设计M=6的计数器。,解：7490为异步复0方式，起跳状态为S,6,，,即：(0110),8421BCD,。电路图如下所示：,图6.5.14(b)异步复0法,31,例：试用7490用复0法设计M=6的计数器。解：7490为,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,7490 CP,1,（2）CP,0,R,01,R,02,S,91,S,92,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,7490 CP,1,（1）CP,0,R,01,R,02,S,91,S,92,CP,R,D,S,D,Q,Q,1,1,用7490实现M=43的计数器：,32,Q3 Q2 Q1 Q0 Q3 Q2 Q1,用T213构成M=12的异步计数器,33,用T213构成M=12的异步计数器33,作业,6.16,6.18,6.19,6.22,34,作业6.1634,