约翰逊计数器.doc

约翰逊计数器
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
约翰逊计数器
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。
如何保证正常时序 
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。这一性能称为自行启动。图23-5-6的电路是具有自启动能力的四位环形计数器。
图23-5-6  能自启动的四位环行计数器
 
比较图23-5-2和图23-5-6这两种电路，可以看出后者是将Q1到D4的反馈线断开，按D4= 设置新的反馈逻辑而组成的。计数器启动后，若Q4、Q3、Q2不同时为“0”，则D4=0。那么，下一时钟作用后Q4转换为“0”，只要Q4、Q3、Q2仍不同时为“0”，D4仍为“0”，再一个时钟作用后，Q4=Q3=0。所以计数器启动后，不管处于什么状态，最多经过三拍（三个时钟节拍）电路就可进入有效工作时序。若计数器通电后，处于[0000]态，那么D4= =1，下一时钟作用后，即可进入有效时序的[1000]状态。具体参见状态转换图23-5-7，图中只有一个循环时序，即工作时序，其它12个状态都与工作时序相连接，具体转换关系见表23-12。
 
  扭环型环形计数器
    图23-5-8是另一种常用的环形计数器，称为扭环型计数器，与图23-5-6的不同之处是从 端反馈到D4端，从Q1端扭向 端构成反馈，故得此名。扭环型计数器也称约翰逊计数器。
  工作原理 
图23-5-8电路的状态转换图见图23-5-9。它的循环时序有两个，一般选图(a)的为工作时序，因为它符合相邻两个数码之间只有一位码元不同的特点。
    约翰逊计数器的计数长度N=2n，因为移位寄存器串行输入端的信号是从反相端 处取得的。经过n个时钟后，计数器的状态与初始状态正好相反，必须再经过n个时钟后才能扭回原状态。
    对于正常时序，约翰逊计数器的译码也不复杂，不管位数多少，每一状态