计数电路论文（共4篇）
计数电路论文 篇1
摘要：我们的生活越来越离不开数字电路或数字系统, 数字电路在我们的生活中有着非常广泛的应用。同时, 在数字系统中计时器是一种应用非常广泛的时序逻辑电路。随着计数器的相关应用越来越广泛, 相关的技术水平也越来越高。但是, 为了进一步地了解计数器在数字电路中更广泛的应用, 我们还需要对计数器相关的原理和性能作进一步地了解。这样, 才能更好地分析计数器在数字电路中的具体应用。本文通过分析计数器的一些工作原理和相关性能, 来进一步地分析在数字电路中的具体应用。
关键词：计数器,数字电路,计时,应用分析
1 数字电路的发展及应用
数字电路由用数字信号的形式对数字进行算术和逻辑的运算, 或者称为数字系统。数字系统又被称为数字逻辑电路, 是因为它具有一定的逻辑运算和逻辑上的处理功能。数字电路的相关应用越来越广泛, 现代的数字电路不断地得到丰富和发展, 都是由半导体工艺制成的数个器件组成, 这些器件是一种数字器件。
存储器是一种与数字电路密切相关的数字电路, 存储器最大的特点是, 它特别用来存储二进制数据。随着数字电路应用的不断增多, 相关的种类也不断地发展, 形成的多种多样的数字电路。在了解各种数字电路工作原理的基础上, 我们可以对各种数字电路进行一下分类。数字电路的范围很广泛, 但是我们可以把数字电路分为组合逻辑电路以及时序逻辑电路这两大类。当然, 数字电路在不同的分类标准下的分类也不同, 比如, 数字电路还可以分为数字脉冲电路和数字逻辑电路, 这种划分的依据是研究的内容不同。数字脉冲电路研究的是脉冲的产生, 变换和测量, 数字逻辑电路研究的是对数字信号进行一系列的算术运算和逻辑运算。
说起数字电路在我们日常生活中的具体应用, 几乎是随处可见。我们的生活离不开由数字电路组成的一系列产品, 比如小到电视机, 电子计算机等, 大到通信业, 航天等领域, 都离不开数字电路的应用。
2 计数器的相关应用
在数字电路的众多应用中, 计数器是一种时序电路, 它的组成器件非常的简单, 是由触发器组成。但是, 这些触发器有一个明显的特点, 就是具有记忆功能。正是这种记忆功能, 使得计数器能够用来记录脉冲的个数, 同时, 还大量用作分频、程序控制及逻辑控制等操作。正是因为计数器的构成特点和工作原理, 计数器的应用也非常的广泛, 比如在计算机及各种数字仪表中的相关应用。
上面已经提到计数器是一种时序逻辑电路, 由具有记忆功能的触发器组成。可以用来记录脉冲的个数, 还可以分频, 程序控制和逻辑控制。所以, 具体的说, 计数器最大的作用是记录和累计输入的脉冲的个数。当然计数器不仅可以对脉冲进行详细地计数, 而且还可以进行分频, 定时, 产生节拍脉冲和脉冲序列以及进行数字运算等操作。如果稍加研究我们就可以发现在数字电路的整个系统中, 计数器的应用非常的广泛, 可以说它是数字电路的最基础也是很重要的操作。
如果要进行计数的相关工作, 那么计数器是首选, 集成计数器在这方面的应用非常的广泛。所以, 一直到现在计数器的种类一直在不断地丰富和发展。换一种分类标准, 比如按照相关的计数制的不同, 可以将各类计数器分为二进制计数器, 十进制计数器甚至任意的进制计数器。另外根据各类计数器的相关的技术的增减趋势的不同, 可以将计数器分为加法计数器, 减法计数器以及可逆计数器。计数器的应用非常的广泛, 具体来说, 相关的应用主要是在通信行业, 包括通话和短信等。
3 定时
计数器的种类有很多, 比如:二进制计数器, 十进制计数器甚至任意进制计数器。十进制计数器除了拥有清零和置数的功能外, 还有实现暂停计时的功能。要实现数字电路暂停计时的功能, 是通过十进制计数器接入一种脉冲发生器输出端的脉冲信号来实现相关控制的。
在数字电路中, 开关的按键会产生一定的抖动, 这个抖动会对整个的电路产生一定的影响。如果在数字电路中加入一个锁存器, 就会大大地降低抖动对电路的影响程度。而且, 当计时器到达一定的状态时, 还有报警的功能。
4 顺序脉冲发生器
在数字系统中普遍需要一种节拍信号, 这种节拍信号是由一种分配产生的。另外, 这种节拍信号具体来说是一种顺序脉冲。顺序脉冲发生器是一组相关的顺序信号, 这种信号是按照时间顺序依次出现的, 如果电子器件能够拥有相关的功能, 这样的一个电路可以称之为顺序脉冲发生器。我们都知道, 一些数控装置和电子计算机都是人们事先输入一些预定的操作程序然后才能进行相关的运行。所以, 对相关的控制电路的要求非常的高, 尤其是电路的准确性。如果控制电路发出的控制信号还具有一定的时间顺序, 那么这就构成了顺序脉冲发生器。顺序脉冲发生器输出的串脉冲的周期与计数器的进制有很大的关系, 一定程度上计数器的进制决定了顺序脉冲发生器的输出。另外, 顺序脉冲发生器执行控制操作的时间的长短与计数器的时钟脉冲有很大的关系, 并由之决定。
5 总结
近几年, 随着我国通信、电子信息和计算机应用等技术的不断发展, 数字电路技术也得到了很大的发展。同时相关技术的不断地发展, 计时器的相关技术也不断地得到丰富和发展。计数器在数字电路中的应用越来越广泛。计数器在数字电路中起着非常重要的作用, 这不仅可以从计数器的定时方面表现出来, 而且可以从其他的很多方面表现出来。只要深入地研究计数器的相关的工作原理和应用, 并把计数器进一步地应用到更多的领域当中。
参考文献
[1]童进.计数器在数字电路中的应用[J].科技传播, 2013, 08:187+170.
[2]武亚雄.计数器在数字电路中的应用[J].数字技术与应用, 2013, 11:61.
[3]甘国妹, 陈宇宁, 曹红亮.计数器设计在EDA教学的应用[J].玉林师范学院学报, 2011, 05:49-52.
计数电路论文 篇2
一、理论要点
统计输入脉冲个数的功能称为计数, 能实现计数操作的电路称为计数器。计数器在数字电路中有着广泛应用, 除用于计数, 还可用于分频、定时、测量等电路。计数器种类很多, 按计数的进制不同, 可分为二进制计数器、十进制计数器以及N进制计数器。按触发器的翻转先后次序分类, 可以把计数器分为同步计数器和异步计数器。同步计数器中的同步是指当时钟脉冲输入时各触发器的翻转是同时发生的, 而异步计数器中异步是指当时钟脉冲输入时各触发器的翻转有先有后之分。
二、加法电路
加法电路设计中, 有同步和异步两种设计情况。下面, 从例题着手, 就设计同步二进制和异步二进制的设计方法进行展开讨论。例如:设计一个三位二进制加法计数器电路。
(1) 分析。先看如下波形图 (二进制加法的波形图) , 假设初态是从000开始的, 经过8个CP后又回到了初态000, 所以上述画的波形图就是三位二进制加法计数器的时序图。有了这个图, 下面我们将讨论如何用电路图来实现, 也就是用触发器来实现。
(2) 设计成异步的方式。异步电路结构相对简单, 而且学生容易掌握理解。异步方式, 是说各触发器的触发不是同一时刻的, 有先后次序。我们把三个触发器各自触发条件罗列出来, 不难发现Q0的变化为 (8个CP) 每来一个CP翻转一次, 从图中看它是CP的下降沿 (上升沿也可) , 故可写出Q0的状态方程:
再看Q1的值变化:Q1的翻转是在Q0的下降沿后, 也就是Q1也是一个计数型触发器即T’触发器。当Q0的下降沿到来后, Q1即发生翻转, 否则就保持, 所以Q1的状态方程可以看成:
接着看Q2的值变化:从图上看, Q2的翻转发生在Q1的下降沿后, 而其他时刻均为保持, Q2触发器也为计数型触发器, 所以Q2的状态方程可以写成:
综上所述, 三个触发器均为计数型触发器, 所以可以用T’触发器来实现, 而一般我们用的触发器均是JK、D有时也是T触发器。所以, 我们要掌握的首先就是触发器类型的转换, 把JK、D、T转成T’触发器, 画出的电路图如下。
因为JK触发器的特性方程为:, 只要J=K=1时, ;D触发器的特性方程为:Qn+1=D, 只要;T触发器的特性方程为:
当每个触发器具有计数功能后, 接下来解决如何进行连线的问题。对职高学生来说, 只能一步一步来分析。本人推行的方法原则是简略容易理解。从题意上知, 要设计异步三位二进制计数器, 需要三个计数型触发器, 先摆放三个触发器具体位置, 以刚才TTL为例, 位置如下:
然后, 确定触发器之间的连线。根据刚才条件可知, 如果是加法, 那高位触发器翻转的触发条件是当低位的输出原态产生下降沿时。所以, 对于JK触发器, 应是FF0的Q0给Q1的CP, 依次类推, T触发器也同样, 而D触发器本身是上升沿触发, 故FF1、FF2连接时, 要获得低位输出的下降沿, 就要把低位Q軍端给高位的CP输入端, 即Q軍n0↑、Q軍n1↑.它们等效于Qn0↓、Qn1↓, 连线如右 (T触发器类同JK触发器) 。
若采用CMOS类型触发器, 则电路图如下: (JK触发器和T触发器)
(3) 设计成同步的工作方式。同样, 我们画出波形图如下。
我们知道, 同步的工作方式是指所有的触发器的触发时刻由同一个CP控制, 指CP的上升沿或者CP的下降沿。所以, 这就给电路的设计带来一定的难度, 电路的结构要比异步工作方式难得多了。下面, 我们来逐步考察。先看Q0波形变化, 它能实现二分频, 来个CP翻转一次, 即:。再来看Q1, 先是四分频, 与Q0同一时刻要触发, Q1的变化:00→11→00→11→00, 它的变化是保持或翻转。我们不难发现, 当Q0为0时, 来CP↓, Q1保持;而当Q0=1时, 来CP↓, Q1翻转。这样具有保持翻转功能的触发器, 我们可以设定为T触发器 (T触发器的逻辑功能为T=0时保持, T=1时翻转) 。所以, 只要Q1触发器改成T触发器, 即T1=Q0, 可以得出Q1触发器的状态方程为:Q1n+1=Q0n⊕Q1nCP↓
再来看一次Q2触发器输出状态的变化。Q2前面四个CP连续为0, 第四个CP后翻转, 接下来一直为1, 到第八个CP才翻转。从图中二处翻转处可看到, 一样是CP的下降沿, 为什么会出现翻转?再看Q0Q1, 发现在二个翻转处Q0Q1都同时为0, 而其余的则Q0或Q1有一个为0。所以, 可以把Q2也看做T触发器, 要么保持, 要么翻转, 当T2=1时即翻转, 这个T2的输入信号可以从Q0Q1处得到, 即T2=Q0Q1, 当Q0和Q1同时为1时, T2=1, 即Q2翻转。因此, Q2的状态方程可以写成:Q2n+1=T2茌Q2n=Q0nQ1n茌Q2nCP↓
有了这个状态方程和输入方程, 我们发现:如果要设计同步二进制计数器, 则要把各触发器转换成T触发器, 同样有JK和D触发器, 如果本身是T触发器那最简单了。我们把JK转换成T触发器其实很简单, CP可以让J=K=T, 转换图如右。
从上面的分析, 即可得到如下的电路图。
若采用T触发器, 则更简单, 这里不画了。
从以上分析可以得出结论:对于同步二进制加法计数器, 只要把每个触发器转换成T触发器, 最低位的除外, 然后每一个高位的输入端与低位输入端相与, 最低位输入为1。
上面, 我们讨论了二进制加法计数器电路的设计。下面, 我们再分析一下减法电路的设计方法。
三、减法电路
减法电路设计中, 同样有同步和异步两种情况。我们也从例题着手, 分别就同步二进制和异步二进制的设计方法展开讨论。
例如:设计一个三位二进制减法电路。
(1) 根据波形图用异步方式进行设计。我们先来看一下减法电路的波形图。
从上面的波形图, 我们可以看出, Q0的翻转是在CP的下降沿 (也可上升沿) Q0实现CP的二分频, 而Q1的翻转是在Q0的上升沿时刻, 同样看Q2, Q2的翻转也是在Q1的上升沿。所以, 我们不难发现, 每个触发器都工作在计数状态, 这与上面的异步二进制加法计数器是一样的。唯一不同的是触发条件不一样, 减法高位翻转的条件是低位输出的上升沿, 写出状态方程如下:Q0n+1=Q軍n0CP↓Q1n+1=Q軍n1Qn0↑
所以, 同样把每个触发器设计成T’触发器, 上面已转换过, 这里就不叙述了。下面, 我们看如何连接。同样, 也放好三个触发器的位置, 由于JK在这里本是下降沿触发, 所以要转换成上升沿触发, 那么只要把低位的端给高位的CP输入端, 即, 它们等效于, 所以连线如下。
如果JK触发器本身是上升沿触发, 那么连接时只要把低位Q端给高位的CP输入端即可, 电路图如下。
假设是用D触发器做, 则电路图又不一样。把每个D触发器转换成T’触发器, 放好位置, 接下来进行连接, 同样这三个触发器本是上升沿触发, 那么直接低位的输出给高位的即可, 不用进行电平之间的转换, 电路图如下。
(2) 考察波形图用同步方式设计。
从波形图上可以看出, Q0的翻转是一个CP翻转一次, 可以是CP的上升沿或者下降沿, 而Q1的翻转却是当Q0=0时, 否则Q1保持原来的状态。所以, 可知, Q1触发器同样也可设置成T’触发器T1=Q0n (因为T触发器为1时翻转) , Q0n=0时, 即。再来看Q2的翻转条件, 从上面的波形图中可以看出, 当Q0n与Q1n即二个低位都为0时, 则Q2产生翻转, 不然当CP脉冲来时, Q2仍保持原来的状态。所以Q2也设计成T’触发器, 当Q0n、Q1n都为0时, Q2翻转, 则此时T2一定为1, 所以。我们得出结论, 即高位触发器翻转的条件为:所有低位反态输出状态之与给高位触发器的信号输入端。而此结论恰恰与加法相反。电路图如右。
总结:异步加法电路:低位输出的下降沿作为高位触发器的触发条件;异步减法电路:低位输出的上升沿作为高位触发器的翻转条件;同步加法电路:所有低位输出原态之与作为高位的输入信号;同步减法电路:所有低位输出反态之与作为高位的输入信号。因此, 一般异步每个触发器转换为T’触发器, 若是同步, 除低位外, 每个触发器一般转换成T触发器。以上总结, 让同学们作为一种常识先记住, 再进行反复练习, 效果很好。这样, 可以进一步强化对知识的理解, 提高学生实际能力。
摘要：教师可以让学生以波形图为切入口, 根据触发器同步和异步二种工作方式, 再结合触发器翻转的特点, 找出每种电路设计的规律, 从而详细描述如何快速设计二进制加法、减法计数器电路。
关键词：二进制计数器,同步,异步,加法,减法,触发器
参考文献
计数电路论文 篇3
目前以槽型光耦作为主要感光器件的感光计数器价格低廉, 能够通过被测物对光源的遮断实现计数, 适用于透明度低的被测物计数。如果被测物透明度较高, 如塑料膜片等, 难于实现被测物的计数。针对上述问题, 设计出一种可调式感光计数器, 可通过调节感光域值实现不同透明度被测物的测量计数。
1 可调式感光计数器组成
可调式感光计数器主要由感光传感器模块、单片机、LED显示模块、电源模块和继电器控制模块组成, 系统结构图如图1所示。对可调式感光计数器的感光传感器模块进行优化设计, 使得用户能够对发光光源的光强进行微调, 能够调节感光接收电路感应阈值。
2 感光传感器
感光传感器模块由三部分组成:光源发射电路, 光电接收及信号放大电路。感光传感器模块原理图如图2所示。因为槽型光耦具有价格低廉、耐高压、高阻抗、电气隔离性好和抗干扰能力强等特点, 所以采用槽型光耦作为感光元器件。由槽型光耦的输入端输入电信号驱动发光二极管构成光源发射电路, 正常工作时, 不考虑限流电阻阻值的漂移, 发光二极管发出强度和波长固定的光。槽型光耦的光敏三极管作为光电接收电路的主要组成, 接收来自光源发射电路发出的光线, 当被测物通过时, 影响光电接收电路接收到的光强即影响电阻R3两端的电压。采用运算放大器LM358构成电压比较器讲用户设定电压值与R3电阻两端电压比较控制开关三极管Q1打开或关闭。
3 可调式感光计数器硬件设计
电源模块含稳压电路, 具有整流桥, 可直接接入交流 (直流) 6V～25V电源输入。如图3所示继电器控制模块采用ULN2003驱动小型DC5V直流继电器。单片机I/O口P3.0控制继电器K1, 当P3.0为高电位时, 继电器K1动作。
单片机采用STC公司生产的STC10F08单片机作为核心控制芯片。STC10F08是一款性价比非常高的单片机, 完全兼容ATMEL公司的AT89C51和AT89S51单片机, 具有加密性好、低功耗、高速、可靠性高、抗静电、抗干扰性等特点, 近年来得到广泛的使用。
显示模块采用LCD1602A, 该模块DC5V供电, 低功耗, 可显示16X2个字符。由于LCD为静态显示, 占用CPU资源少。STC10F08扩展LCD1602A原理图如图4所示。
4 结论
计数电路论文 篇4
1概述
DF100KWPSM短波发射机为防止设备在运行时, 由于设备故障而损坏元器件, 采用了多方面的设备保护措施。调制器控制器的N次过荷计数计时电路就是其中一项, 当调制器过流时, 会瞬时封锁激励 (高压) , 并计数, 如果调制器设定在高功率状态工作, 则三次过流时倒低功率工作状态, 再有三次过流才切断高压。在DF100KWPSM短波发射机中控制1 (驻波比过荷) 、控制2 (+24V电源) 、和调制器过流三个故障信号参加调制器过荷计数。
2 PSM调制器控制器的N次过荷计数计时电路分析
下面对整个电路的工作过程进行分析, 如图1:
以下介绍边缘检测器。边缘检测器由32U即4077B的四个异或非门组成。其输入信号来自27U的10号输出端, 选用高功率时为高电平, 选用低功率时为低电平。四个异或非门出入端的逻辑电平如表1所示。
由表1可见, 在稳态情况下, 无论输入信号是1还是0, 输出信号总是1, 即高电平。但在暂态情况下, 例如输入信号由1突然变为0, 1号和8号都是及时变化的, 而9号由1变为0要经历三级异或非门, 并不及时。因此, 在暂态过渡期间, 输出端产生低电平脉冲, 其脉宽约为150n S=0.15μS, 这就是边缘检测信号。
3结语
在DF100KWPSM短波发射机的日常播出中, 调制器控制器的N次过荷计数计时电路对发射机起着重要的保护作用, 不但避免了因设备故障而造成的元器件损坏, 还保证了设备播出运行的连续性, 大大降低了发射机的停播率。
摘要：本文主要介绍了PSM调制器控制器的N次过荷计数计时电路的主要作用, 对调制器N次过荷计数计时电路的工作原理进行了分析。
关键词：PSM调制器控制器,N次过荷,计数计时电路
参考文献
[1]脉阶调制设备, 无线电台管理局.
[2]DF100A发射机维护图纸, 无线电台管理局.