三进制计数器如何设计

三进制计数器如何设计

GAL有五个部分组成: 1、输入端:GAL16V8的2~9脚共8个输入端，每个输入端有一个缓冲器，并由缓冲器引出两个互补的输出到与阵列;。

2、与阵列部分:它由8根输入及8根输出各引出两根互补的输出构成32列，即与项的变量个数为16;8根输出每个输出对应于一个8输入或门(相当于每个输出包含8个与项)构成64行，即GAL16V8的与阵列为一个32×64的阵列,共2048个可编程单元(或结点)。

3、输出宏单元:GAL16V8共有8个输出宏单元，分别对应于12~19脚

如何用分频器设计三位二进制加法器

一、 二进制计数器1. 异步递增二进制计数器递增计数器就是每输入一个脉冲就进行一次加1运算，而二进制计数是输入脉冲个数与自然二进制数有对应关系。异步计数器是在做加1计数时是采取从低位到高位逐位进位的方式工作的。因此其中的各个触发器不是同步翻转的。按照二进制加法计数规则，每一位如果已经是1，则再计入1时应变为0，同时向高位发出进位信号，使高位翻转。若使用下降沿动作的触发器（此时该触发器应接成计数状态，例如JK触发器使J=K=1）组成计数器，只要将低位触发器的Q端接到高位触发器的时钟输入端即可。当低位由 时，Q端的下降沿正好可以作为高位的时钟信号CP。那么一个四位异步递增二进制计数器就如下图：JK触发器异步4位二进制加法计数器分析：（1）J、K接1，即四个触发器均处在计数状态（2）清零端给一个负脉冲，进行总清，防止过去状态干扰输出（3）画波形图JK触发器异步4位二进制加法计数器时序图从以上分析可以看出，各触发器的变化是依次逐个进行的，而每个触发器的变化都需要一定的延迟时间，尤其计数器位数教多时，累计延迟时间就教长，所以异步计数器比同步计数器的速度低。要可以用一个Z表示进位输出，也就是记满1111后次态为0000此时不同于总清的0000。从波形上可以看出，每经一级触发器输出的脉冲的周期就增加一倍，即频率降低一倍，因此一位二进制计数器就是一个二分频器。异步4位二进制加法计数器状态转移表当触发器的个数为N时，最后一个触发器输出的频率将降为输入脉冲频率的1/2N，它能累计的最大脉冲个数为2N-1。例如我们前面画的图N=4，它就能累计15个脉冲而Q3输出1/16分频。如果使用上升沿触发器构成异步二进制递增计数器，其逻辑图：D触发器异步4位二进制加法计数器D触发器异步4位二进制加法计数器波形图综上所述，对一个二进制递增计数器归纳如下：u 计数器由若干个工作在计数状态时的触发器构成。如用负跳变触发器则进位信号从 端引出；用正跳变触发器构成则进位信号则从 端引出u N个触发器具有 个状态，称为以 为模的计数器（或模 计数器），其中计数容量为 -1u 由于异步计数器进位信号象波浪一样推进，因此又称为纹波计数器2. 异步二进制递减计数器按照二进制减法计数规则，递减计数器规律：若低位触发器已经为0，则再输入一个减计数脉冲后应翻转成1，同时向高位发出借位信号，使高位翻转。CP数Q2Q1Q0000011112110310141005011601070018000如果用下降沿触发的JK触发器构成异步二进制减法计数器，则：下降沿动作的异步二进制减法计数器将异步二进制减法计数器与异步加法计数器比较可以看出，它们都是将低位触发器的一个输出端接到高位触发器的时钟输入端而组成的。在采用下降沿触发的计数器时，加计数以 端为输出端，而减法计数以 端为输出端。可以推导，若采用上升沿计数器则情况相反。3. 同步二进制递增计数器异步计数器工作速度较低，常常又被称为串行计数器。为了提高计数述速度，可采用同步计数器，其特点是计数脉冲同时接于各位触发器的时钟脉冲输入端，当计数脉冲到来时，应该翻转的触发器同时翻转，没有各级延迟时间的积累问题。同步计数器又称并行计数器。假设要组成四位二进制(M=16)的同步递增计数器，首先根据计数规律得到状态表：CP序号Q3Q2Q1Q0等效十进制数0000001000112001023001134010045010156011067011178100089100191010101011101111121100121311011314111014151111151600000分析状态表，可以得到各触发器的翻转条件u 最低位触发器FF0每输入一个脉冲翻转一次u 其它各触发器都是在所有低位触发器的输出端全为1时，在下一个CP有效沿到来时状态改变一次。由于同步计数器中各触发器的CP端输入同一时钟脉冲，因此触发器的翻转状态就由它们的输入信号状态决定。例如JK触发器状态就由J、K端的状态决定。组成同步计数器的关键就是根据翻转条件，确定各触发器输入端的逻辑表达式。如果用下降沿触发的JK触发器组成上述计数器，根据JK触发器的逻辑功能和上述两个条件，可列出四位同步二进制递增计数器各触发器之间的连接逻辑关系： 触发器翻转条件J、K端的逻辑关系驱动（激励）方程FF0每输入一个脉冲翻转一次J0=J0=1FF1Q0=1J1=K1=Q0FF2Q0=Q1=1J2=K2=Q0Q1FF3Q0=Q1=Q2=1J3=K3=Q0Q1Q2根据这些方程可以画出同步二进制递增计数器的逻辑电路图：同步4位二进制加法计数器对于同步二进制递增计数器也可以用状态图描述或工作波形（时序图）描述。4位二进制加法计数器状态图4位二进制加法计数器时序图4. 二进制递减计数器对于同步二进制递减计数器，首先要列写状态表，下面以4位二进制递减计数器为例CP序号Q3Q2Q1Q0输出Z0000011111102111003110104110005101106101007100108100009011101001100110101012010101300110140010015000101600001分析状态可以总结：u 低位触发器FF0每输入一个脉冲翻转一次u 其它各触发器都是在所有低位触发器的输出为0时变化仿效递增计数器，可得四位同步二进制递减计数器级间连接的逻辑关系： 触发器翻转条件J、K端的逻辑关系FF0每输入一个脉冲翻转一次J0=J0=1FF1Q0=0J1=K1= FF2Q0=Q1=0J2=K2= FF3Q0=Q1=Q2=0J3=K3= 根据逻辑表达式可以画出逻辑图： 同步4位二进制减法计数器当然也可以用状态图和时序图描述该电路。从上面分析可以发现，对于同步二进制计数器，递增和递减的区别在于J、K端来自低位触发器的输出为1还是0，那么通过一个控制端就可以实现可逆计数。二、 8421BCD码十进制计数器二进制计数器，虽然它的袋内陆结构简单，运算方便，但是当二进制数的位数较多时，要很快地读出来就比较困难，因此有讨论十进制计数器的必要。所谓十进制就是“逢十进一”。前面讨论四位二进制计数器的计数状态是从0000～1111共16个状态。要表示十进制的十个状态，就要去掉其中6个状态，至于去掉哪些可以有不同的安排，如果考虑BCD编码，即去掉1010～1111这6个状态。下面给出用JK触发器组成的一位异步十进制递增计数器逻辑图异步8421BCD十进制加法计数器分析计数原理：代入JK触发器的特性方程 可以写出画出时序图：异步8421BCD十进制加法计数器时序图按照同样的道理，可以分析8421BCD码同步十进制递减计数器

数字逻辑的课程设计，关于组合逻辑电路的

首先，通过555定时器产生频率为1Hz的脉冲信号，该脉冲信号用于提供给D触发器和刹车时的输入信号。3个D触发器用于产生三端输出的001、010、100的循环信号，此信号提供左转、右转的原始信号。左转、右转的原始信号通过6个与门以及电键提供的高低电位信号，将原始信号分别输出到左、右的3个汽车尾灯上。这部分电路起到信号分拣的作用。分拣之后的信号通过或门，实现与刹车、检查电键信号的之间选择。最终得到的信号即可输出到发光二极管上，实现所需功能。 总体框图：由于汽车左或右转弯时，三个指示灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码器电路顺序输出低电平，从而控制尾灯按要求点亮。由此得出在每种运行状态下，各指示灯与各给定条件(S1、S0、CP、Q1、Q0)的关系，即逻辑功能表(如表6-2所示(表中0表示灯灭，1表示灯亮)。由表1得总体框图如图所示图1汽车尾灯控制电路原理框图表1汽车尾灯控制逻辑功能表
开关控制S1 S0三进制计数器Q1 Q0六个指示灯D6 D5 D4 D1 D2 D3
0 0
0 0 0 0 0 0
0 10 00 11 00 0 0 1 0 00 0 0 0 1 00 0 0 0 0 1
1 00 00 11 00 0 1 0 0 00 1 0 0 0 01 0 0 0 0 0
1 1
CP CP CP CP CP CP3.2 单元电路设计与分析3.2.1 开关控制电路的设计设74LSl38和显示驱动电路的使能端信号分别为G和A，根据总体逻辑功能表分析及组合得G、A与给定条件(S1、S0、CP)的真值表，如表2所示。
开关控制S1 S0CP使能信号G A
0 0
0 1
0 1
1 1
1 0
1 1
1 1CP0 CP
表2 S1、S0、CP与 G、A逻辑功能真值表由表6—3经过整理得逻辑表达式, , 由上式得开关控制电路，如图2所示图2 开关控制电路
3.2.2 三进制计数器电路的设计三进制计数器电路可根据表1由双J—K触发器74LS76构成，此电路结构简单，成本较低，选用此方案。电路图如图3所示
图3 三进制计数器 3.2.3译码与显示驱动电路的设计译码与显示驱动电路的功能是：在开关控制电路输出和三进制计数器状态的作用下，提供6个尾灯控制信号，当译码驱动电路输出的控制信号为低电平时，相应指示灯点亮。因此，译码与显示驱动电路可用74LS138(其功能表如表3.3所示)、6个与非门和6个反相器构成，逻辑电路如图3.10中的（Ⅰ）所示。图中，译码器74LS138的输入端C、B、A分别接K1、Q1、Q0。当图中G=F=1、K1=0时，对于计数器状态Q1Q0为00、01、10，译码器输出依次为0，使得与指示灯D1、D2、D3对应的反相器输出依次为低电平，从而使指示灯D1、D2、D3依次顺序点亮，示意汽车右转弯；当图中G=F=1、K1=1时，对于计数器状态Q1Q0为00、01、10，译码器输出依次为0，使得与指示灯D4、D5、D6对应的反相器输出依次为低电平，从而使指示灯D4、D5、D6依次顺序点亮，示意汽车左转弯；当图中G=0，F=1时，译码器输出为全1，使所有指示灯对应的反相器输出全部为高电平，指示灯全部熄灭；当图中G=0，F=cp时，所有指示灯随cp的频率闪烁。实现了4种不同模式下的尾灯状态显示。3.3.4 尾灯电路的设计尾灯显示驱动电路由6个发光二极管和6各电阻构成，反相器G1—G3的输出端也依次为0，指示灯D1→D2→D3按顺序点亮，示意汽车右转弯；反相器G4～G6的输出端依次为0，故指示灯D4→D5→D6按顺序点亮，示意汽车左转弯。当G＝0，A=1时，74LSl38的输出端全为1，G6～G1的输出端也全为1，指示灯全灭；当G＝0，A＝CP时，指示灯随CP的频率闪烁。3.3.5 秒脉冲电路的设计由555定时器构成的多谐振荡器；如图4为多谐震荡器的电路，由于555定时器内部的比较器灵敏度搞，输出驱动电流大，功能灵活，又频率受电压和温度影响很小。即此多谐振荡器的震荡频率稳定。图4 脉冲产生电路
3.3电路的安装与调试其工作原理图如图5所示，经过以上所述的设计内容及要求的分析，可以图5汽车尾灯控制器电路原理图
图5 电路原理图首先，通过555定时器构成的多谐振荡器产生频率为1Hz的脉冲信号，该脉冲信号用于提供给双J-K触发器构成的三进制计数器和开关控制电路中的三输入与非门的输入信号。其次，双J-K触发器构成的三进制计数器用于产生00、01、10的循环信号，此信号提供左转、右转的原始信号。最后，左转、右转的原始信号通过6个与非门，6个非门以及7410提供的高低电位信号，将原始信号分别输出到左、右的3个汽车尾灯上。得到的信号即可输出到发光二极管上，实现所需功能。4 心得体会及建议（四号，黑体）4.1 心得体会（小四号宋体，加粗）本次课程设计是我目前收获最大的一次课程设计。我是工学专业的学生，设计是我们将来必需的技能，这次课程设计恰恰给我们提供了一个应用自己所学知识的机会，从到图书馆查找资料到对电路的设计对电路的仿真再到最后电路的成型，都对我所学的知识进行了检验。可以说，本次课程设计有苦也有甜。 设计思路是最重要的，只要你的设计思路是成功的，那你的设计已经成功了一半。因此我们应该在设计前做好充分的准备，像查找详细的资料，为我们设计的成功打下坚实的基础。 制作过程是一个考验人耐心的过程，不能有丝毫的急躁，马虎，对电路的调试要一步一步来，不能急躁，因为是在电脑上调试，比较慢，又要求我们有一个比较正确的调试方法，像把频率调快等等。这又要我们要灵活处理，在不影响试验的前提下可以加快进度。 要熟练地掌握课本上的知识，这样才能对试验中出现的问题进行分析解决。 留给我印象最深的是要设计一个成功的电路，必须要有耐心，要有坚韧的毅力。在整个电路的设计过程中，花费时间最多的是各个单元电路的连接及电路的细节设计上，如CP脉冲的供给通断等。在多种方案的选择中，我们仔细比较分析其原理以及可行的原因，最后还是在老师的耐心指导下，使整个电路可稳定工作。设计过程中，我深刻的体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当烦琐，有时花很长时间设计出来的电路还是需要重做，那时心中未免有点灰心，有时还特别想放弃，此时更加需要静下心，查找原因。 总体来说，这次实习我受益匪浅。在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。在让我体会到了设计电路的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。4.2 建议对于学生来说：做课程设计还是独立完成好。在做设计之前一定要搞清楚各个元件的特征与性质，做设计时就可以对号入座。而且做设计时要明白“要什么,怎么样”这样就不会盲目了，对于设计时会出现的各个错误现象，一定要仔细检查线路，不要盲目的就认为元器件的问题，或是人为其他的问题。做课程设计最主要的是锻炼实践能力，所以要注重独立思考怎样设计，而不是照搬照套。对于指导老师来说：安排实验时能否在充足的时间安排，还可以有选择的选题，不要把题目限定得太死，充分激发学生兴趣爱好，才能更激情的深刻地做好课程设计。5 附录元器件明细表
元件名称规格数量
电阻100Ω 500Ω82
电容100μF/25V2
发光二极管LED(共阴)6
555定时器NE5551
译码器74LS1381
开关
2
其他各集成元件 74LS0074LS0474LS10 74LS76 74LS86111116参考文献

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