第5章通用时序电路模块及应用 5.5移存型计数器 计数器的一个很重要的应用是产生定时控 制信号。比如,在产品加工流水生产线上,为完 成产品的加工,就需要在产品加工周期中在特定 的时间向特定的加工设备发出控制信号。在较复 杂的数字系统中,控制单元也需要按规定的时序 和间隔对各逻辑模块发出系列定时控制信号以 使系统调同工作。 可利用环形计数器产生定时信号。 环形计数器( Ring Counter)。 环形计数器产生周期为n的相互循环延时 个时钟周期的一组n个单个脉冲信号。 例:n=16环形计数器波形图。(正沿同步) 123456789101112131415161234 时钟uLL[L凵 LIIILLAIIL
第 5 章 通用时序电路模块及应用 5.5 移存型计数器 计数器的一个很重要的应用是产生定时控 制信号。比如，在产品加工流水生产线上，为完 成产品的加工，就需要在产品加工周期中在特定 的时间向特定的加工设备发出控制信号。在较复 杂的数字系统中，控制单元也需要按规定的时序 和间隔对各逻辑模块发出系列定时控制信号以 使系统调同工作。 可利用环形计数器产生定时信号。 环形计数器（Ring Counter）。 环形计数器产生周期为 n 的相互循环延时 一个时钟周期的一组 n 个单个脉冲信号。 例：n＝16 环形计数器波形图。（正沿同步） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 X15 X3 X2 X1 X16 时钟
利用环形计数器输出信号这一特性,通过对 环形计数器输出的选择和加工,可以在一个信号 循环周期中得到所需的定时信号。周期的长短可 通过n的大小控制。 用二进计数器和译码器构成环形计数器 例:译码器输出端0-10按序输出周期为 1的单脉冲波形。 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 Xs X X10 XI 0123456789101112131415 译码器 Qo Q1 Q2 Q3 Clock 同步清0计数器R 清0 此法构成环形计数器存在缺陷: 其输出信号含有毛刺,不适于用于控制信 号。产生原因是由于计数器输出(即译码器译码 输入)信号存在二个或二个以上信号同时发生变 化从而导致竞争冒险出现所致。 采用移位寄存器构成环形计数器可以克服 这一缺陷
利用环形计数器输出信号这一特性，通过对 环形计数器输出的选择和加工，可以在一个信号 循环周期中得到所需的定时信号。周期的长短可 通过 n 的大小控制。 用二进计数器和译码器构成环形计数器 例：译码器输出端 0－10 按序输出周期为 11 的单脉冲波形。 此法构成环形计数器存在缺陷： 其输出信号含有毛刺，不适于用于控制信 号。产生原因是由于计数器输出（即译码器译码 输入）信号存在二个或二个以上信号同时发生变 化从而导致竞争冒险出现所致。 采用移位寄存器构成环形计数器可以克服 这一缺陷。 清 0 同步清 0 计数器 R Q0 Q1 Q2 Q3 Clock 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 译码器 Q0 Q1 Q2 Q3 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11
用移位寄存器构成环形计数器 构成:将n位移位寄存器的最后一级输出接 回第一级的输入。起始单个触发器置1。 C Q C Q C Q R R 启动 时钟 这种形式的环形计数器必须设置启动信 号或附加启动电路。 >不需译码电路,输出没有毛刺,但其所用 触发器较多。 >另有一种寄存器构成的计数器,称为扭环 计数器( Twisted- ring counter),也称 约翰逊计数器( Johnson counter)。扭环 计数器与环形计数器相比,其产生相同数 量的定时控制信号电路所用触发器较少, 且输出译码简单,输出信号也没有毛刺
用移位寄存器构成环形计数器 构成：将 n 位移位寄存器的最后一级输出接 回第一级的输入。起始单个触发器置 1。 ➢ 这种形式的环形计数器必须设置启动信 号或附加启动电路。 ➢ 不需译码电路，输出没有毛刺，但其所用 触发器较多。 ➢ 另有一种寄存器构成的计数器，称为扭环 计数器（Twisted－ring counter），也称 约翰逊计数器（Johnson counter）。扭环 计数器与环形计数器相比，其产生相同数 量的定时控制信号电路所用触发器较少， 且输出译码简单，输出信号也没有毛刺。 X1 X2 Xn S D Q C Q R S D Q C Q R S D Q C Q R 启动 时钟
用移位寄存器构成扭环计数器 构成:与环形计数器结构基本相同,区别是 接回第一级的输入是最后一级输出的反变量。 另外,工作启动时是将所有的触发器置0 例:6D触发器构成扭环计数器 D Q D O D O R R R R R 时钟 清0 扭环计数器波形。 1234567891011012 时钟u[ LILILLLLL 周期是2n经过n个时钟由左至右从全0
用移位寄存器构成扭环计数器 构成：与环形计数器结构基本相同，区别是 接回第一级的输入是最后一级输出的反变量。 另外，工作启动时是将所有的触发器置 0。 例：6D 触发器构成扭环计数器 扭环计数器波形。 ➢ 周期是 2n。经过 n 个时钟由左至右从全 0 D Q R D Q R D Q R D Q R D Q R D Q R X1 X2 X3 X4 X5 X6 时钟 清 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0 1 2 15 16 1 2 3 4 X4 X3 X2 X1 X5 时钟 X6
态逐渐变为全1态,再经过n个时钟从全 1态逐渐变为全0态。 输出波形为周期为n的对称方波,这个特 点可使其用于需方波输出的分频电路。 12状态扭环计数器状态转换表和状态译码。 序号X6XXXX2X状态译码 0000000/X6·/X 1000001/X 2000011/X 3000111/X 4001111/X 5011111/X6·X6 111111X6·X 6789 111110X2·/x 11100X3·/x2 11000x4·/3 10110000X。·/X 11100000X。· >2n个独立状态,按序状态译码可得到周
态逐渐变为全 1 态，再经过 n 个时钟从全 1 态逐渐变为全 0 态。 ➢ 输出波形为周期为 n 的对称方波，这个特 点可使其用于需方波输出的分频电路。 12 状态扭环计数器状态转换表和状态译码。 ➢ 2n 个独立状态，按序状态译码可得到周 序号 X6 X5 X4X3 X2 X1 状态译码 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 /X6·/X1 /X2·X1 /X3·X2 /X4·X3 /X5·X4 /X6·X5 X6·X1 X2·/X1 X3·/X2 X4·/X3 X5·/X4 X6·/X5