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1、第6章常用时序逻辑功能器件在本章中，重点介绍计数器和寄存器，内容包括:1.各种类型计数器和寄存器的电路组成;2.典型计数器和寄存器集成电路;3.计数器和寄存器的典型应用;4.计数器和寄存器的VHDL描述。6.1计数器计数器功能:统计输入脉冲的个数。计数器除了直接用于计数外,还可以用于定时器、分频器、程序控制器、信号发生器等多种数字设备中.计数器分类：按计数器中的触发器是否同时翻转分类：同步计数器；异步计数器按计数器中数字的编码方式分类：二进制计数器；非二进制计数器6.1.1异步计数器1.异步二进制计数器电路组成和逻辑功能分析（以加法计数讨论）(二进制加法计数规则:如果低位已
2、经为1,则再记入1时就应回到0,同时向高位送出进位信号。因此,只要将T′触发器从1变为0时输出端电位的跳变做为进位信号,并接至高一位触发器的时钟输入端,就可以得到多位二进制加法计数器了。)波形图1234567891011121314151601010101010101010001100110011001100000111100001111000000000111111110CLKQ0Q1Q2Q3如将电路改为：即将前一级的Q端和后一级的CLK端相连.(二进制减法计数规则:若低位触发器已经是0,则再输入一个减法计数脉冲后,应翻成1,同时向高位发出借位信号,使高位翻转。)1234
3、567891011121314151601010101010101010011001100110011000111100001111000001111111100000000CLKQ0Q1Q2Q3二进制减法计数器波形图（2）异步二进制计数器的特点1）异步二进制计数器可由T'触发器构成,触发器之间串接,低位触发器的输出,作为高位触发器的时钟.当采用下降边沿触发器时,如将Qi-1和CLKi相连,则构成加法计数器;如将Qi-1和CLKi相连,则构成减法计数器;当采用上升边沿触发器时,如将Qi-1和CLKi相连,则构成减法计数器;如将Qi-1和CLKi相连,则构成加法计数器;●用D
4、触发器构成二进制计数器的例子:1DC1QQF0Q0CLK1DC1QQF1Q11DC1QQF2Q21DC1QQF3Q3异步二进制减法计数器问：为何种类型计数器2)异步二进制计数器,由于触发器的状态翻转是由低位向高位逐级进行的，因此,计数速度较低.3)若CLK脉冲的频率为f,则Q0、Q1、Q2、Q3输出脉冲的频率分别为f、f、f、f。常称这种计数器为分频器。1412181162.异步十进制计数器(1)电路组成和逻辑功能分析由下降边沿触发的T'触发器构成的异步十进制加法计数器:12345678910CLKQ0Q1Q2Q3十进制计数器波形图000000010010001101000
5、1010110011110001001111011111100110110111010Q3Q2Q1Q0状态图有效状态无效状态(2)自启动特性如果电路由于某种原因（例如受干扰影响）进入无效状态，但在若干个时钟脉冲的作用下，能自动返回（直接或间接返回）到某个有效状态，进入有效循环，则称该电路具有自启动特性。否则就不具有自启动特性。3.通用异步计数器集成电路属二进制计数器的有74LS93A、74HC93、74LS197等，它们均为4位计数器。这些计数器的共同特点是：1)每个集成电路内部有两组彼此独立的计数器，一组为模2计数器，另一组为模8计数器;2)通过外电路，将这两组计数器相连
6、，可构成模16计数器，这类集成电路也称为二—八—十六进制计数器。属中规模集成异步十进制计数器的型号有74290、74176和74196等，这些计数器的共同特点:1)每个集成电路内部有两组彼此独立的计数器，一组为模2计数器，另一组为模5计数器;2)通过外电路，将这两组计数器相连，可构成模10计数器，这类集成电路也称为二—五—十进制计数器。模5计数器74290逻辑功能：1）异步清零：R0(1)=R0(2)=1，且S9(1)·S9(2)=0Q3Q2Q1Q0=00002）异步置9：R0(1)·R0(2)=0，且S9(1)=S9(2)=1Q3Q2Q1Q0=10013）计数：R0(1)
7、·R0(2)=0，且S9(1)·S9(2)=0*异步模5计数器电路工作原理:11J1KC1QQFF1Q11J1KC1QQ1FF2Q21J1KC1QQ1FF3Q3CLK电路图&(2)当Q2Q1≠11时,J3=0,Q3将保持0状态不变,J1=1不变.当Q3=0时,Q3=1.FF1和FF2构成异步二进制加法计数器。在CLK脉冲的作用下,Q2Q1按00,01,10,11,00..变化.110001000(3)当Q2Q1=11时,J3=1,在下一个CLK作用下,Q3将由0状态变为1状态,同时J1变为0.这时,Q3Q2Q1=1
