N進(jìn)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(shí)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(jìn)制異步計數器設計方案。

　　1.如何選取每個(gè)觸發(fā)器的時(shí)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(gè)觸發(fā)器選取時(shí)鐘信號的時(shí)候，必須滿(mǎn)足該觸發(fā)器所有狀態(tài)發(fā)生變化的時(shí)刻，有觸發(fā)信號的到達。同時(shí)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(jìn)制異步計數器的設計，對每個(gè)觸發(fā)器時(shí)鐘信號的選取依次從其前面的開(kāi)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(huà)再看Ql的輸出，依次往前直到選取到符合要求的時(shí)鐘信號。

　　2.如何設計出最簡(jiǎn)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(méi)有脈沖的到來(lái)，這樣的話(huà)，不管觸發(fā)器的輸人為何值，沒(méi)有脈沖的觸發(fā)狀態(tài)就不會(huì )改變，設計的時(shí)候將該狀態(tài)視為無(wú)關(guān)項,可以使設計的激勵函數更簡(jiǎn)單。

　　下面以11進(jìn)制計數器為例。設計11進(jìn)制計數器至少需要4個(gè)觸發(fā)器，其狀態(tài)對應為Q3 Q2 Q1 Q0,附表為11進(jìn)制計數器簡(jiǎn)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(gè)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(shí)鐘信號CP3的設計：先觀(guān)察Q2,發(fā)現Q3狀態(tài)發(fā)生0到1的變化時(shí)，Q2有下跳脈沖，但Q3發(fā)生1到0的變化時(shí)Q2不變，故Q2不能作為Q3角蟲(chóng)發(fā)器的時(shí)鐘信號;往前觀(guān)察Q1,Q3的兩次變化，Q1均有下跳脈沖，故CP3=Q1。

　　Q2觸發(fā)器時(shí)鐘信號CP2的設計：先觀(guān)察Ql,Q2的兩次狀態(tài)變化(外部4CP時(shí)，Q2從 0 變1;8CP時(shí)，Q2從1變0)均對應Q1有下跳觸發(fā)，故CP2=Q1。

　　Q1觸發(fā)器時(shí)鐘信號CP1的設計：當外部來(lái)了11CP時(shí)，Q1從1變0,但Q0沒(méi)有對應的下跳脈沖，故只能選取外部時(shí)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(huà)，只要選用對應觸發(fā)器的Q作為CP信號。

　　選取好每個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘信號后，開(kāi)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(huà)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(lèi)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(shí)，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(méi)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(wú)關(guān)項,以便于得到最簡(jiǎn)的次態(tài)方程。另外1011-1111為真正的無(wú)關(guān)項.根據圖1,Q3n+1=Q2.

　　若選CP3=CP的話(huà)，則每個(gè)狀態(tài)都有觸發(fā)脈沖的到來(lái)，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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