约翰逊计数器.doc

约翰逊计数器环形计数器是由移位寄存器加上一定的反馈电路构成的,用移位寄存器构成环形计数器的一般框图见图23-5-1,它是由一个移位寄存器和一个组合反馈逻辑电路闭环构成,反馈电路的输出接向移位寄存器的串行输入端,反馈电路的输入端根据移位寄存器计数器类型的不同,可接向移位寄存器的串行输出端或某些触发器的输出端。图23-5-    图23-5-2为一个四位环形计数器,它是把移位寄存器最低一位的串行输出端Q1反馈到最高位的串行输入端(即D触发器的数据端)而构成的,环形计数器常用来实现脉冲顺序分配的功能(分配器)。   假设寄存器初始状态为[Q4Q3Q2Q1]=1000,那么在移位脉冲的作用下,其状态将按表23-11中的顺序转换。         当第三个移位脉冲到来后,Q1=1,它反馈到D4输入端,在第四个移位脉冲作用下Q4=1,回复到初始状态。表23-11中的各状态将在移位脉冲作用下,反复在四位移位寄存器中不断循环。   由上述讲讨论可知,该环形计数的计数长度为N=n。和二进制计数器相比,它有2n-n个状态没有利用,它利用的有效状态是少的。   表23-11中是以1000为初始状态的,它所对应的状态转换图见图23-5-3。如果移位寄存器中的初始状态不同,就会有不同的状态转换图。图23-5-4给出了四位环形计数器可能有的其它几种状态转换图。 图23-5-3 状态转换图                 (a)                     (b)             (c)      (d)图23-5-4 四位环行计数器其它的状态转换图    图23-5-4(a)、(b)、(c)三个状态转换图中各状态是闭合的,相应的时序为循环时序。当计数器处于图23-5-4(d)所示的状态0000或1111时,计数器的状态将不发生变化。这两个状态称为悬态或死态。   四位环形计数器可能有这么多不同的循环时序,是我们不希望的,只能从这些循环时序中选出一个来工作,这就是工作时序,或称为正常时序,或有效时序。其它末被选中的循环时序称为异常时序或无效时序。一般选图23-5-3的时序为工作时序,因为它只循环一个“1”,不用经过译码就可从各触发器的Q端得到顺序脉冲输出,参看图23-5-5。图23-5-5 四位环形的计数器的输出波形(正常时序)   也可选图23-5-4(a)的时序作为工作时序,它循环的是一个“0”,顺序输出一个负脉冲。 对于图23-5-2这种结构的计数器,可能存在两个以上的循环时序。要想使环形计器在选定的时序中工作,就必须防止异常时序和死态的出现,方法有两种。   第一种是利用触发器的直接置位端和直接复位端,将计数器的状态预置到正常时序中的某一个状态上去。这种方法虽然简单,但有两个缺点。其一,电路在工作中一旦受干扰脱离了正常时序,就不能自动返回;其二,对于中规模电路,由于受到引出线的限制,一个单片中的几个触发器不会同时引出直接置位端和直接复位端,因而不能采用预置的办法对某一级单独置“0”或是置“1”。第二种是利用外接反馈逻辑电路的办法,使计数器自动进入正常时序。所以这种电路即使受干扰脱离了正常时序也能自动返回。这一性