N進制異步計數器設計方案
異步計數器電路是指其構成的基本功能單元觸發(fā)器的時鐘輸入信號不是與觸發(fā)器在一起的,有的是外輸入的脈沖信號,有的是其他觸發(fā)器的輸出。本文給出了N進制異步計數器設計方案。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/187237.htm 1.如何選取每個觸發(fā)器的時鐘信號
觸發(fā)器狀態(tài)的改變一定要有觸發(fā)脈沖的觸發(fā),因此為每個觸發(fā)器選取時鐘信號的時候,必須滿足該觸發(fā)器所有狀態(tài)發(fā)生變化的時刻,有觸發(fā)信號的到達。同時對應不變的狀態(tài),到達的觸發(fā)信號盡量少。根據第二條原則,參照二進制異步計數器的設計,對每個觸發(fā)器時鐘信號的選取依次從其前面的開始,如Q3觸發(fā)器CP3信號的選擇,先看Q2的輸出是否符合上述第一條原則,不符合的話再看Ql的輸出,依次往前直到選取到符合要求的時鐘信號。
2.如何設計出最簡的激勵函數形式
由于選取的CP信號對應不變的狀態(tài)有的沒有脈沖的到來,這樣的話,不管觸發(fā)器的輸人為何值,沒有脈沖的觸發(fā)狀態(tài)就不會改變,設計的時候將該狀態(tài)視為無關項,可以使設計的激勵函數更簡單。
下面以11進制計數器為例。設計11進制計數器至少需要4個觸發(fā)器,其狀態(tài)對應為Q3 Q2 Q1 Q0,附表為11進制計數器簡化的狀態(tài)表。相鄰的兩行:上一行為下一行的現態(tài),下一行為上一行的次態(tài).根據附表可以比較容易完成設計的第一步:為每個觸發(fā)器選取CP脈沖(假設觸發(fā)器為下降沿觸發(fā))。
Q3觸發(fā)器時鐘信號CP3的設計:先觀察Q2,發(fā)現Q3狀態(tài)發(fā)生0到1的變化時,Q2有下跳脈沖,但Q3發(fā)生1到0的變化時Q2不變,故Q2不能作為Q3角蟲發(fā)器的時鐘信號;往前觀察Q1,Q3的兩次變化,Q1均有下跳脈沖,故CP3=Q1。
Q2觸發(fā)器時鐘信號CP2的設計:先觀察Ql,Q2的兩次狀態(tài)變化(外部4CP時,Q2從 0 變1;8CP時,Q2從1變0)均對應Q1有下跳觸發(fā),故CP2=Q1。
Q1觸發(fā)器時鐘信號CP1的設計:當外部來了11CP時,Q1從1變0,但Q0沒有對應的下跳脈沖,故只能選取外部時鐘信號作為CPI,即CP1=CP.Q0觸發(fā)器的CP0=CP。
若選用的觸發(fā)器為上升沿觸發(fā)的話,只要選用對應觸發(fā)器的Q作為CP信號。
選取好每個觸發(fā)器的時鐘信號后,開始設計觸發(fā)器的激勵函數:根據附表及觸發(fā)器的CP脈沖信號,畫出各觸發(fā)器的次態(tài)卡諾圖,得出次態(tài)方程,再根據所選觸發(fā)器的類型,得到激勵函數。
Q3的次態(tài)方程:從附表可以看出,Q1作為CP3共有3次下跳觸發(fā),分別的現態(tài)是0011、0111、1010時,對應Q3的次態(tài)依次為0、1、0,填人圖1.其他狀態(tài)由于沒有CP脈沖的觸發(fā),在圖1的卡諾圖中不管填人0還是1,狀態(tài)維持不變,可視為無關項,以便于得到最簡的次態(tài)方程。另外1011-1111為真正的無關項.根據圖1,Q3n+1=Q2.
若選CP3=CP的話,則每個狀態(tài)都有觸發(fā)脈沖的到來,故其次態(tài)卡諾圖如圖2所示,得出的方程要復雜些。
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