位二进制异步加法计数器108页PPT
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二进制基本知识.pptx
工钱问题
一个财主雇佣了一个工匠盖房子，盖好这 栋房子总共需要一周7天时间；财主有一 根金条，他需要每天将这根金条的七分之 一发给木匠作为工钱；每切割一次金子都 是需要付费的，因此财主希望你能帮他找 到最少的切割次数，以达到省钱的目的？
7块金子，
6次
每天发给工匠一块
1/7
4次 2/7
1/7
2/7
谢谢！
1/7
第一天 第二天
第三天 第四天
第五天 第六天 第七天
分给工匠七分之一
分给七分之二，收回七分 之一 分给工匠七分之一
分给七分之二，收回七分 之一 分给工匠七分之一
分给工匠七分之一
分给工匠七分之一
1/72次 2ຫໍສະໝຸດ 74/7第一天 第二天
第三天 第四天
第五天 第六天
第七天
分给工匠七分之一
分给七分之二，收回七分 之一 分给工匠七分之一
电路中容易实现
• 当计算机工作的时候，电路通电工作，于 是每个输出端就有了电压。电压的高低通 过转换就变成了二进制：高电平是由1表示 ，低电平由0表示。
高电平 低电平
对应传输数字 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1
优点
1 电路中容易实现
2 物理上最易实现存储 PPT模板下载：/moban/ 行业PPT模板：/hang ye/
这两个表做卷轴设计
加法规则
0+0=0 1+0=1 1+1=10
乘法规则
0× 0=0 0× 1=0 1× 1=1
• 目前世界上公认的二进制的发明人是德国 数学家莱布尼茨，在德国图灵根著名的郭 塔王宫图书馆中存有他关于这一理论的珍 贵手稿。
• 在2006年出版的一 本《莱布尼茨-二进 制与伏羲八卦图考 》一书中，详细考 证了二进制和中国 的周易八卦图有着 密不可分的关系。
5.2 二进制计数器
2011-11-1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0
0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0
0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0
2011-11-1
22
图5-19 4位同步二进制加法计数器的时序图
2011-11-1
23
图5-20 T0=J0=K0=1 4位同步二进制加法计数器
仿真
T1=J1=K1= Q0 T2=J2=K2= Q1Q0 T3=J3=K3= Q2Q1Q0
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24
2．同步二进制减法计数器 （1）设计思想： ① 所有触发器的时钟控制端均由计数脉冲CP输入， CP的每一个触发沿都会使所有的触发器状态更新。 ② 应控制触发器的输入端，可将触发器接成T触发 器。 当低位不向高位借位时，令高位触发器的T＝0， 触发器状态保持不变； 当低位向高位借位时，令高位触发器的T=1，触发 器翻转，计数减1。
5.2
二进制计数器
结束 放映
5.2.1 异步二进制计数器 5.2.2 同步二进制计数器
2011-11-1
1
复习
时序逻辑电路的特点？ 寄存器分类？
８位二进制数码需几个触发器来存放？
2011-11-1
2
5.2
二进制计数器
计数器：用以统计输入时钟脉冲CP个数的电路。 计数器的分类： 1．按计数进制分 二进制计数器：按二进制数运算规律进行计数的 电路称作二进制计数器。 十进制计数器：按十进制数运算规律进行计数的 电路称作十进制计数器。 任意进制计数器：二进制计数器和十进制计数器 之外的其它进制计数器统称为任意进制计数器。 二进制计数器是结构最简单的计数器，但应用很 广。
异步二进制加法计数器PPT课件
2021
38
1.同步5进制加法计数器
2021
39
2.同步10进制加计数器电路
2021
40
6.4 集成计数器
主要内容： 同步二进制加计数器74LS161的逻辑功能 同步十进制加/减计数器74LS192的逻辑功能 异步二进制加法计数器74LS93的逻辑功能 异步十进制加法计数器74LS90的逻辑功能 采用74LS161构成小于16的任意进制加计数器 采用74LS90构成小于10的任意进制加计数器 采用两片74LS161构成小于256的任意进制加法计数器 采用两片74LS90构成小于100的任意进制加法计数器
2021
34
2021
35
3.同步n位二进制计数器 计数器的构成具有一定的规律，可归纳如下：
（a）同步n位二进制计数器由n个JK触发器组成；
（b）各个触发器之间采用级联方式，第一个触发器 的输入信号J0＝K0＝1，其它触发器的输入信号由 计数方式决定。
2021
36
如果是减计数器则为：
如果是加计数器则为：
首先连接成8421BCD码十进制计数器，然后在此基础 上采用反馈置9法。8进制加法计数器的计数状态为 1001、0000～0110，其状态转换图如图（a）所示。
2021
72
2021
73
练习: 下图是几进制计数器?
QD QC QB QA S9(1) 74LS90 R0(1) S9(2) CPB CPA R0(2)
A
＞CPU ＞CPD
QA
BC 74LS193 QB QC
D LD
RD QD
异步清零： RD=1 异步预置数：RD=0, LD=0 同步加计数：RD=0, LD=1,CPD=1
计数原理课件
计数原理课件计数原理是数字电子技术的基础，它是数字电路设计的基础，也是数字系统设计的基础。
在数字系统中，计数器是一种非常重要的数字电路，它可以实现对输入脉冲信号进行计数，输出相应的计数结果。
本课件将介绍计数原理的基本概念、计数器的分类和应用，以及计数器的设计方法和实际应用案例。
一、计数原理的基本概念。
1. 二进制计数。
在数字系统中，二进制是最基本的计数方式。
二进制计数是以2为基数进行计数的方法，它只包含0和1两个数字。
在二进制计数中，每一位的权值都是2的幂次方，从右向左依次为1、2、4、8、16……。
2. 计数器。
计数器是一种特殊的触发器电路，它可以对输入的脉冲信号进行计数，输出相应的计数结果。
计数器可以实现多种计数方式，如二进制计数、BCD码计数等。
常见的计数器有同步计数器和异步计数器两种。
二、计数器的分类和应用。
1. 同步计数器。
同步计数器是由多个触发器构成的计数器，所有的触发器都由同一个时钟信号进行控制，因此它们的计数动作是同步进行的。
同步计数器可以实现复杂的计数序列，适用于对计数精度要求较高的场合。
2. 异步计数器。
异步计数器是由多个触发器构成的计数器，每个触发器都由前一级触发器的输出信号进行控制，因此它们的计数动作是异步进行的。
异步计数器结构简单，适用于对计数速度要求较高的场合。
三、计数器的设计方法。
1. 计数器的设计步骤。
计数器的设计通常包括确定计数器的类型、确定计数器的位数、确定计数器的计数序列等步骤。
在设计计数器时，需要根据具体的应用要求来选择合适的计数器类型和设计参数，以实现最佳的计数效果。
2. 计数器的设计实例。
以4位二进制同步计数器为例，介绍了计数器的具体设计步骤和设计方法。
通过实例分析，可以更好地理解计数器的设计原理和设计过程。
四、计数器的实际应用案例。
1. 计时器。
计时器是一种常见的计数器应用，它可以实现对时间的精确计数和显示。
在电子钟、计时器、定时器等设备中，都广泛应用了计数器技术。
异步二进制加法计数器
3
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本 人删除。
74LS175真值表
课外查资料：了解集成寄存器74LS373与 74LS374。
4
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6.1.2 移人位删寄除。存器
移位寄存器的5种输入输出方式： （a）串行输入/右移/串行输出
0
0
0
1
0
1
2
1
0
3
1
1
4（再循 0 环）
0
计数脉 Q1 Q0 冲
0
00
1
01
2
10
3（再 0 循环）
0
25
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异步3进制加计数器电路如下
计数到
1 11的瞬
0
间就清
零
1
26
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0
0
0
0
0
0
0
10
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（c）第2个CP脉冲之后
0
00
（d）第3个CP脉冲之后
0
11
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（e）第4个CP脉冲之后
1010
12
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例6-1 对于图6-4所示移位寄存器，画出下图所示输入 数据和时钟脉冲波形情况下各触发器输出端的波形。 设寄存器的初始状态全为0。
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74LS175真值表
课外查资料：了解集成寄存器74LS373与 74LS374。
4
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6.1.2 移人位删寄除。存器
移位寄存器的5种输入输出方式： （a）串行输入/右移/串行输出
0
0
0
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0
1
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3
1
1
4（再循 0 环）
0
计数脉 Q1 Q0 冲
0
00
1
01
2
10
3（再 0 循环）
0
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异步3进制加计数器电路如下
计数到
1 11的瞬
0
间就清
零
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0
0
0
0
0
0
10
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（c）第2个CP脉冲之后
0
00
（d）第3个CP脉冲之后
0
11
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（e）第4个CP脉冲之后
1010
12
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例6-1 对于图6-4所示移位寄存器，画出下图所示输入 数据和时钟脉冲波形情况下各触发器输出端的波形。 设寄存器的初始状态全为0。
二进制基础知识ppt课件
二进制数1001.01=1* 23 +0* 22 +0* 21 +1* 20 +0* 2-1 +1* 2-2
精选ppt课件2021
7
二、数制之间的相互转换
1．十进制数转换为二、八、十六进制
假设将十进制数转换为R进制数，整数部分 与小数部分须分别遵守不同的转换规则：
对整数部分：除以R取余数，即整数部分不断 除以R取余数，直到商为0为止，最先得到的余数
为最低位，最后得到的余数为最高位。
对小数部分：乘以R取整数，即小数部分不断 乘以R取整数，直到小数为0或达到有效精度为止， 最先得到的整数为最高位（最靠近小数点），最
后得到的整数为最低位。
精选ppt课件2021
8
2．二进制数转换为八、十六进制
8和16都是2的整数次幂，即8＝ 23 ,16＝ 24
因此3位二进制相当于1位八进制，4位二进制数 相当于1位十六进制数。
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10
（2）字节：Byte（简写为B），八位为一个字节，一 个字节由八个二进制数位组成，是计算机中用来表示 存储空间大小的基本容量单位，除用字节为单位表示 存储容量外，还可以用千字节（KB），兆字节 （MB），以及十亿字节（GB）等表示存储容量，它 们之间的换算关系如下：
1B＝8bit 1KB＝1024B＝ 210 B 1MB＝1024KB＝ 220 B＝1024×1024B＝1048576B 1GB＝1024MB＝1073741824 B （3）字（Word）：在计算机中作为一个整体被存取、 传送、处理的二进制字符串叫做一个字或单位，每个 字中二进制位数的长度，称为字长。
转换规则为：将二进制数以小数点为中心分别向 两边分组，转换成八（十六）进制数每3（4）位为 一组，整数部分向左分组，不足位数左补0，小数部 分向右分组，不足部分右补0，然后将每组转换成八 （十六）进制即可。
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7
二、数制之间的相互转换
1．十进制数转换为二、八、十六进制
假设将十进制数转换为R进制数，整数部分 与小数部分须分别遵守不同的转换规则：
对整数部分：除以R取余数，即整数部分不断 除以R取余数，直到商为0为止，最先得到的余数
为最低位，最后得到的余数为最高位。
对小数部分：乘以R取整数，即小数部分不断 乘以R取整数，直到小数为0或达到有效精度为止， 最先得到的整数为最高位（最靠近小数点），最
后得到的整数为最低位。
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8
2．二进制数转换为八、十六进制
8和16都是2的整数次幂，即8＝ 23 ,16＝ 24
因此3位二进制相当于1位八进制，4位二进制数 相当于1位十六进制数。
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10
（2）字节：Byte（简写为B），八位为一个字节，一 个字节由八个二进制数位组成，是计算机中用来表示 存储空间大小的基本容量单位，除用字节为单位表示 存储容量外，还可以用千字节（KB），兆字节 （MB），以及十亿字节（GB）等表示存储容量，它 们之间的换算关系如下：
1B＝8bit 1KB＝1024B＝ 210 B 1MB＝1024KB＝ 220 B＝1024×1024B＝1048576B 1GB＝1024MB＝1073741824 B （3）字（Word）：在计算机中作为一个整体被存取、 传送、处理的二进制字符串叫做一个字或单位，每个 字中二进制位数的长度，称为字长。
转换规则为：将二进制数以小数点为中心分别向 两边分组，转换成八（十六）进制数每3（4）位为 一组，整数部分向左分组，不足位数左补0，小数部 分向右分组，不足部分右补0，然后将每组转换成八 （十六）进制即可。
《二进制数的运算》课件
添加标题
仔细核对运算步骤：在进行二进制数运算时，需要仔细核对运算步骤，确保每一步的运算都正确无误，避免因为运算步骤错误而导致结果不正确。
添加标题
避免溢出错误：在进行二进制数运算时，需要注意溢出问题，确保运算结果不会超出二进制数的表示范围，避免因为溢出错误而导致结果不正确。
添加标题
避免进位错误：在进行二进制数运算时，需要注意进位问题，确保每一位的运算结果都正确无误，避免因为进位错误而导致结果不正确。
二进制数的加法规则：0+0=0，0+1=1，1+1=0，进位为1
二进制数的减法规则：0-0=0，0-1=1（借位），1-1=0
二进制数的乘法规则：0*0=0，0*1=0，1*1=1
二进制数的除法规则：除法相当于连续减法，如10除以2等于5，等于5次2减去1的结果
二进制数运算在计算机科学中的重要性 * 计算机内部数据表示的基础 * 计算机程序运行的基本原理
二进制数的基数为2
二进制数的表示形式为0和1
二进制数的运算速度比十进制数更快
二进制数的运算规则为“逢二进一”
二进制数的基数是2
二进制数可以表示计算机中的所有信息
二进制数的运算规则是逢二进一
二进制数只有0和1两个数字
二进制数的运算规则
二进制数的加法规则
0+0=0, 1+0=1, 1+1=10
二进制数的进位规则
总结与回顾
二进制数的定义：二进制数是一种以0和1为基本符号的数制系统
二进制数的特点：二进制数的运算规则简单，易于实现，适合计算机内部运算
二进制数的应用：在计算机科学中，二进制数被广泛应用于计算机内部的数据表示和运算
二进制数与十进制数的转换：了解二进制数与十进制数的转换方法，方便我们在不同数制之间进行转换
仔细核对运算步骤：在进行二进制数运算时，需要仔细核对运算步骤，确保每一步的运算都正确无误，避免因为运算步骤错误而导致结果不正确。
添加标题
避免溢出错误：在进行二进制数运算时，需要注意溢出问题，确保运算结果不会超出二进制数的表示范围，避免因为溢出错误而导致结果不正确。
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避免进位错误：在进行二进制数运算时，需要注意进位问题，确保每一位的运算结果都正确无误，避免因为进位错误而导致结果不正确。
二进制数的加法规则：0+0=0，0+1=1，1+1=0，进位为1
二进制数的减法规则：0-0=0，0-1=1（借位），1-1=0
二进制数的乘法规则：0*0=0，0*1=0，1*1=1
二进制数的除法规则：除法相当于连续减法，如10除以2等于5，等于5次2减去1的结果
二进制数运算在计算机科学中的重要性 * 计算机内部数据表示的基础 * 计算机程序运行的基本原理
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二进制数的表示形式为0和1
二进制数的运算速度比十进制数更快
二进制数的运算规则为“逢二进一”
二进制数的基数是2
二进制数可以表示计算机中的所有信息
二进制数的运算规则是逢二进一
二进制数只有0和1两个数字
二进制数的运算规则
二进制数的加法规则
0+0=0, 1+0=1, 1+1=10
二进制数的进位规则
总结与回顾
二进制数的定义：二进制数是一种以0和1为基本符号的数制系统
二进制数的特点：二进制数的运算规则简单，易于实现，适合计算机内部运算
二进制数的应用：在计算机科学中，二进制数被广泛应用于计算机内部的数据表示和运算
二进制数与十进制数的转换：了解二进制数与十进制数的转换方法，方便我们在不同数制之间进行转换
二进制ppt教学讲解课件
1.2 二进制与0、1编码
• 电子计算机是一种极为复杂的电子机器，但是它的组 成元件却是极为简单的电子开关
• 电子计算机最基本工作是由电子开关实现的。这里电 子开关泛指具有“开”和“关”，或者具有“高”电平和“低 ”电平这样的两种状态的电子器件。
• 为了叙述的方便， 0 、1编码通常把这两种状态分别用 符号“0”和“1”表示。计算机工作中所需要的一切信息， 都是用开关状态的组合表示的，称为“0”和“1”编码。
例 1.1.14 (整数) 已知： X＝1101 Y＝-0010 求： X + Y＝ ?
11.0000
+循环进位
1
X + Y＝1.0001
所以 X + Y ＝ -0.1110
(2) 补码 对正数来说，其补码和原码的形式是相同的:[X]原 ＝[X]补 ； 对负数来说，补码为其反码(数值部分各位变反)的末位补加
1 。 例如
X
[X]原 [X]反 [X]补
+1101 →ຫໍສະໝຸດ 01101 → 01101 → 01101
解：
连乘 0.24 0.48 0.96 1.92 1.84 1.68 1.36 0.72 1 .44 取整 0. 0 0 1 1 1 1 0 1 结果 0. 0 0 1 1 1 1 1 舍入
(4) 整数小数混合十—二进制转换 规则：从小数点向左、右，分别按整数、小数规则进行。 例1.1.5 29.375D＝?B
0001 0110 1110 . 1111
1 6 EF 所以 10110 1110.1111B＝16E.FH
从根本上来说，计算机内部进行的运算，实际上是二进制 运算。但是，把十进制数转换为二进制数，并使用二进数计 算的结果，转换为十进制数，在许多小型计算机中所花费的 时间是很长的。在计算的工作量不大时，数制转换所用时间 会远远超过计算所需的时间。在这种情况下，常常采用二-十 进制数。
• 电子计算机是一种极为复杂的电子机器，但是它的组 成元件却是极为简单的电子开关
• 电子计算机最基本工作是由电子开关实现的。这里电 子开关泛指具有“开”和“关”，或者具有“高”电平和“低 ”电平这样的两种状态的电子器件。
• 为了叙述的方便， 0 、1编码通常把这两种状态分别用 符号“0”和“1”表示。计算机工作中所需要的一切信息， 都是用开关状态的组合表示的，称为“0”和“1”编码。
例 1.1.14 (整数) 已知： X＝1101 Y＝-0010 求： X + Y＝ ?
11.0000
+循环进位
1
X + Y＝1.0001
所以 X + Y ＝ -0.1110
(2) 补码 对正数来说，其补码和原码的形式是相同的:[X]原 ＝[X]补 ； 对负数来说，补码为其反码(数值部分各位变反)的末位补加
1 。 例如
X
[X]原 [X]反 [X]补
+1101 →ຫໍສະໝຸດ 01101 → 01101 → 01101
解：
连乘 0.24 0.48 0.96 1.92 1.84 1.68 1.36 0.72 1 .44 取整 0. 0 0 1 1 1 1 0 1 结果 0. 0 0 1 1 1 1 1 舍入
(4) 整数小数混合十—二进制转换 规则：从小数点向左、右，分别按整数、小数规则进行。 例1.1.5 29.375D＝?B
0001 0110 1110 . 1111
1 6 EF 所以 10110 1110.1111B＝16E.FH
从根本上来说，计算机内部进行的运算，实际上是二进制 运算。但是，把十进制数转换为二进制数，并使用二进数计 算的结果，转换为十进制数，在许多小型计算机中所花费的 时间是很长的。在计算的工作量不大时，数制转换所用时间 会远远超过计算所需的时间。在这种情况下，常常采用二-十 进制数。
异步二进制加法计数器
工作速度与功耗分析
工作速度
异步二进制加法计数器的工作速度取决于其内部逻辑门的传输延迟。通常，提高工作时钟频率可以加快计数速度， 但同时也会增加功耗。
功耗
异步二进制加法计数器的功耗与其工作速度和位宽密切相关。在高速工作时，计数器的功耗会显著增加。优化设 计可以降低功耗，例如采用低功耗逻辑门和时钟分频技术。
06
异步二进制加法计数器的发 展趋势与展望
发展趋势
高精度化
随着数字信号处理技术的发展，异步二进制加法计数器的 精度越来越高，能够满足更复杂和精确的数字计算需求。
小型化与集成化
随着微电子技术的进步，异步二进制加法计数器的体积逐 渐减小，同时其功能越来越强大，集成度越来越高。
低功耗化
随着物联网、移动设备等应用的普及，低功耗设计成为异 步二进制加法计数器的重要发展方向，以满足长时间、便 携式使用的需求。
03
异步二进制加法计数器的应 用
在数字系统中的应用
实现数字逻辑运算
异步二进制加法计数器可以用于实现数字逻辑运算，如二进制数 的加法、减法等。
控制电路时序
在数字系统中，异步二进制加法计数器可以作为时序控制电路的一 部分，用于产生定时信号和控制电路的时序逻辑。
实现数据比较器
利用异步二进制加法计数器，可以构建数据比较器，用于比较两个 二进制数的大小。
可靠性
由于异步计数器采用简单的电路结 构，因此具有较高的可靠性。
异步计数器与同步计数器的比较
1 2 3
工作方式
异步计数器在时钟信号触发时立即进行运算，而 同步计数器则是在时钟信号的每个周期内进行运 算。
时序逻辑
异步计数器不需要时序逻辑电路的支持，而同步 计数器则需要时序逻辑电路来保证正确的运算时 序。
异步二进制加法计数器课件
使用ModelSim进行仿真与验证
ModelSim软件安装与使 用
了解ModelSim软件的安装步 骤和使用方法，熟悉仿真环境 和仿真流程。
二进制加法器仿真
计数器仿真
验证与调试
在ModelSim中加载二进制加 法器的Verilog代码，进行仿真 ，观察输出结果。
在ModelSim中加载计数器的 Verilog代码，进行仿真，观察 计数器的运行情况和输出结果 。
触发器的种类与工作原理
触发器的种类
基本R-S触发器、D触发器、JK触 发器和T触发器等。
工作原理
触发器是一种双稳态电路，能够 存储二进制数据，并具有翻转特 性。输入信号的变化会引起触发 器的状态翻转。
触发器之间的连接方式
串行连接
将多个触发器依次串联起来，前一个触发器的输出作为后一 个触发器的输入。
高速性能
异步计数器具有较高的时 钟频率和较短的延迟时间 ，可以满足高速性能的需 求。
异步二进制加法计数器的实现方法
利用D触发器实现异步复位和加载
01
通过D触发器的异步输入端，实现异步复位和加载操作。
利用JK触发器实现二进制加法计数
02
通过JK触发器的翻转功能，实现二进制加法计数。
利用译码器实现输出控制
使用ModelSim的调试功能， 对仿真结果进行验证和调试， 确保设计的正确性和可靠性。
使用JTAG进行调试与测试
01
02
03
04
05
JTAG接口介绍
JTAG调试器安装 二进制加法器调
与使用
试
计数器调试
测试结果分析
了解JTAG接口的原理和特 点，掌握JTAG接口的应用 范围和限制。
异步二进制加法计数器课件
异步二制加法数器
• 异步二制加法数器的基 • 异步二制加法数器的用 • 异步二制加法数器的式 • 异步二制加法数器的性能析 • 异步二制加法数器的例
01
异步二制加法数器述
定义与功能
定义
异步二进制加法计数器是一种数 字电路，用于对二进制数进行加 法运算。
功能
实现二进制数的相加，并输出相 加后的结果。
时序优化
通过调整时钟信号的频率和相 位，优化触发器的时序逻辑，
提高计数器的响应速度。
低功耗设计
采用低功耗器件和电路结构， 降低计数器的运行功耗。
容错技术
通过冗余设计和错误检测与纠 正机制，提高计数器的可靠性。
性能测试与评估
测试环境
搭建符合要求的测试平 台，包括输入信号源、 输出负载、测试仪器等。
测试方法
设计实例三
总结词：成本较高
VS
详细描述：基于FPGA的异步二进制 加法计数器虽然具有高度的可编程性 和灵活性，但成本相对较高。FPGA 芯片的价格较高，而且需要相应的开 发工具和编程环境，增加了设计的成 本。此外，由于FPGA的资源有限， 设计时需要合理规划资源的使用，避 免浪费。
THANKS
感
在数字信号处理中的应用
信号的编码与解码
在数字信号处理中，信号需要进行编码与解码，异步二进制加法计数器可以用 于实现信号的编码与解码功能。
数字滤波器
数字滤波器是数字信号处理中的重要元件之一，异步二进制加法计数器可以作 为数字滤波器中的关键元件，实现数字信号的滤波功能。
在通信系统中的应用
调制解调
在通信系统中，调制解调技术是实现信号传输的关键技术之一，异步二进制加法 计数器可以用于实现调制解调功能。
灵活性
• 异步二制加法数器的基 • 异步二制加法数器的用 • 异步二制加法数器的式 • 异步二制加法数器的性能析 • 异步二制加法数器的例
01
异步二制加法数器述
定义与功能
定义
异步二进制加法计数器是一种数 字电路，用于对二进制数进行加 法运算。
功能
实现二进制数的相加，并输出相 加后的结果。
时序优化
通过调整时钟信号的频率和相 位，优化触发器的时序逻辑，
提高计数器的响应速度。
低功耗设计
采用低功耗器件和电路结构， 降低计数器的运行功耗。
容错技术
通过冗余设计和错误检测与纠 正机制，提高计数器的可靠性。
性能测试与评估
测试环境
搭建符合要求的测试平 台，包括输入信号源、 输出负载、测试仪器等。
测试方法
设计实例三
总结词：成本较高
VS
详细描述：基于FPGA的异步二进制 加法计数器虽然具有高度的可编程性 和灵活性，但成本相对较高。FPGA 芯片的价格较高，而且需要相应的开 发工具和编程环境，增加了设计的成 本。此外，由于FPGA的资源有限， 设计时需要合理规划资源的使用，避 免浪费。
THANKS
感
在数字信号处理中的应用
信号的编码与解码
在数字信号处理中，信号需要进行编码与解码，异步二进制加法计数器可以用 于实现信号的编码与解码功能。
数字滤波器
数字滤波器是数字信号处理中的重要元件之一，异步二进制加法计数器可以作 为数字滤波器中的关键元件，实现数字信号的滤波功能。
在通信系统中的应用
调制解调
在通信系统中，调制解调技术是实现信号传输的关键技术之一，异步二进制加法 计数器可以用于实现调制解调功能。
灵活性
02-24.2 异步计数器工作原理分析-课件
cpi = Qi
图7 下降沿动作的3位异步二进制减法计数器时序图 《数字电子技术基础》
第二十四讲 常见时序逻辑电路——计数器
思考：如何用T’触发器构成上升沿动作的异步二 进制减法计数器？ 解答：只需将T’触发器的Q端引出作相邻高位的时 钟脉冲即可。
图8 上升沿动作的3位异步二进制减法计数器电路图 《数字电子技术基础》
《数字电子技术基础》
第二十四讲 常见时序逻辑电路——计数器
若将T’触发器之间按二进制减法计数规则连接， 就得到二进制减法计数器。
【例4】下降沿动作的3位二进制减法计数器原理图如图6
所示：
0
1
2
0
1
2
图6 下降沿动作的3位异步二进制减法计数器电路图
《数字电子技术基础》
第二十四讲 常见时序逻辑电路——计数器
0 110 +01 011 1
1 001
《数字电子技术基础》
第二十四讲 常见时序逻辑电路——计数器
用T’触发器构成异步二进制加法计数器应最简单。 为什么？
【例1】以下降沿触发的3位异步二进制加法计数器为 例，其逻辑图如图1所示。
图1 3位异步二进制计数器电路图 《数字电子技术基础》
第二十四讲 常见时序逻辑电路——计数器
《数字电子技术基础》
第二十四讲 常见时序逻辑电路——计数器
█ 异步二进制减法计数器
原理分析：
二进制减法计数器规 则：若低位是1，则再输 入一个减法计数脉冲后 应翻成0；若低位已经是 0，则再输入一个减法计 数脉冲后应翻成1，同时 向高位发出错位信号， 使高位翻转。
••
1 110 -1 011
0 0 11
的频率可分别为1
2
图7 下降沿动作的3位异步二进制减法计数器时序图 《数字电子技术基础》
第二十四讲 常见时序逻辑电路——计数器
思考：如何用T’触发器构成上升沿动作的异步二 进制减法计数器？ 解答：只需将T’触发器的Q端引出作相邻高位的时 钟脉冲即可。
图8 上升沿动作的3位异步二进制减法计数器电路图 《数字电子技术基础》
《数字电子技术基础》
第二十四讲 常见时序逻辑电路——计数器
若将T’触发器之间按二进制减法计数规则连接， 就得到二进制减法计数器。
【例4】下降沿动作的3位二进制减法计数器原理图如图6
所示：
0
1
2
0
1
2
图6 下降沿动作的3位异步二进制减法计数器电路图
《数字电子技术基础》
第二十四讲 常见时序逻辑电路——计数器
0 110 +01 011 1
1 001
《数字电子技术基础》
第二十四讲 常见时序逻辑电路——计数器
用T’触发器构成异步二进制加法计数器应最简单。 为什么？
【例1】以下降沿触发的3位异步二进制加法计数器为 例，其逻辑图如图1所示。
图1 3位异步二进制计数器电路图 《数字电子技术基础》
第二十四讲 常见时序逻辑电路——计数器
《数字电子技术基础》
第二十四讲 常见时序逻辑电路——计数器
█ 异步二进制减法计数器
原理分析：
二进制减法计数器规 则：若低位是1，则再输 入一个减法计数脉冲后 应翻成0；若低位已经是 0，则再输入一个减法计 数脉冲后应翻成1，同时 向高位发出错位信号， 使高位翻转。
••
1 110 -1 011
0 0 11
的频率可分别为1
2
异步计数器
图2
感谢观看
异步二进制减法计数器
按照二进制减法计数规则，若低位触发器已经为0，则再输入一个减法计数脉冲后应翻转为1，同时向高位发 出借位信号，使高位翻转。若使用T’触发器构成计数器电路，则只需将低位触发器的Q(或Q)端接至高位触发器 的时钟输入端即可实现进位。当低位由0变为1时，Q端的下降沿正好可以作为高位的时钟信号(若采用下降沿触发 的T’触发器)，或者Q端的上升沿作为高位的时钟信号(若采用上升沿触发的T’触发器)。
用JK触发器构成的异步十进制计 数器
异步十进制加法计数器是在4位异步二进制加法计数器的基础上得到的，具体如图1所示。修改时主要解决的 问题是如何使4位二进制计数器在计数过程中跳过1010～1111这6个状态。假定所选用的触发器都是TTL，电路J、 K悬空时相当于逻辑1电平。
图1
如果计数器从Q3Q2Q1Q0-0000开始计数，由图1可知，触发器FF0、FF1和FF2的信号输入端J、K始终为1，即 为T’触发器，在输入第8个计数脉冲之前，其工作过程和异步二进制加法计数器相同。在此期间虽然Q0输出的脉 冲也送给了触发器FF3，但是由于每次Q的下降沿到达时J3=Q2Q1=0，K3=1，所以触发器FF3一直保持0状态不变。
异步二进制加法计数器
异步二进制计数器在做加法计数时是以从低位到高位逐位进位的方式T作的。因此，其中的各个触发器不是同 步翻转的。按照二进制加法计数规则，第i位如果为1，则再加上1时应变为0，同时向高位发出进位信号，使高位 翻转。若使用T'触发器构成计数器电路，则只需将低位触发器的Q(或Q)端接至高位触发器的时钟输入端即可实现 进位。当低位由1变为0时，Q端的下降沿正好可以作为高位的时钟信号(若采用下降沿触发的T'触发器)，或者Q端 的上升沿作为高位的时钟信号(若采用上升沿触发的T'触发器)。
感谢观看
异步二进制减法计数器
按照二进制减法计数规则，若低位触发器已经为0，则再输入一个减法计数脉冲后应翻转为1，同时向高位发 出借位信号，使高位翻转。若使用T’触发器构成计数器电路，则只需将低位触发器的Q(或Q)端接至高位触发器 的时钟输入端即可实现进位。当低位由0变为1时，Q端的下降沿正好可以作为高位的时钟信号(若采用下降沿触发 的T’触发器)，或者Q端的上升沿作为高位的时钟信号(若采用上升沿触发的T’触发器)。
用JK触发器构成的异步十进制计 数器
异步十进制加法计数器是在4位异步二进制加法计数器的基础上得到的，具体如图1所示。修改时主要解决的 问题是如何使4位二进制计数器在计数过程中跳过1010～1111这6个状态。假定所选用的触发器都是TTL，电路J、 K悬空时相当于逻辑1电平。
图1
如果计数器从Q3Q2Q1Q0-0000开始计数，由图1可知，触发器FF0、FF1和FF2的信号输入端J、K始终为1，即 为T’触发器，在输入第8个计数脉冲之前，其工作过程和异步二进制加法计数器相同。在此期间虽然Q0输出的脉 冲也送给了触发器FF3，但是由于每次Q的下降沿到达时J3=Q2Q1=0，K3=1，所以触发器FF3一直保持0状态不变。
异步二进制加法计数器
异步二进制计数器在做加法计数时是以从低位到高位逐位进位的方式T作的。因此，其中的各个触发器不是同 步翻转的。按照二进制加法计数规则，第i位如果为1，则再加上1时应变为0，同时向高位发出进位信号，使高位 翻转。若使用T'触发器构成计数器电路，则只需将低位触发器的Q(或Q)端接至高位触发器的时钟输入端即可实现 进位。当低位由1变为0时，Q端的下降沿正好可以作为高位的时钟信号(若采用下降沿触发的T'触发器)，或者Q端 的上升沿作为高位的时钟信号(若采用上升沿触发的T'触发器)。
异步二进制计数器课件
硬件实现
硬件描述语言
使用Verilog或VHDL等硬件描述语言， 可以精确地描述异步二进制计数器的 结构和行为。
逻辑门实现
FPGA和ASIC实现
在FPGA（现场可编程门阵列）或 ASIC（专用集成电路）上实现异步二 进制计数器，可以获得高性能和低功 耗。
通过逻辑门（如AND、OR、NOT等） 的组合，可以实现异步二进制计数器 的逻辑功能。
在计算机中的应用
中央处理器
内存管理
在通信系统中的应用
调制解调 数据链路控制
在其他领域的应用
工业自动化
在工业自动化领域，异步二进制计数器 用于实现生产线的自动化控制和生产数 据的统计。
VS
智能家居
在智能家居领域，异步二进制计数器用于 实现智能设备的控制和家庭安全监控。
03
异步二进制计数器的实现
软件实现
高级编程语言 仿真软件 软件模拟与硬件实现的比较
混合实现
硬件与软件的协同设计
1
嵌入式系统
2
可重构计算
3
04
异步二进制计数器的性能分析
性能指 标
01
02Leabharlann 0304计数速度
计数范围
功耗
可靠性
性能测试与评估
01
02
测试方法
测试环境
03 性能评估
性能优化与改进
优化策略
改进措施
性能验证
05
特点
异步二进制计数器具有结构简单、工作速度快、易于扩展等优点，因此在数字系 统中得到广泛应用。同时，由于其工作方式是异步的，因此在某些应用中可能会 产生竞争冒险现象，需要注意消除。
02
异步二进制计数器的应用
第六章_异步计数器
(3) 状态转换表
Q1n +1 = Q3n Q1n ( Q0n ↓ )
n Q3n +1 = Q1nQ2 Q3n ( Q0n ↓ )
n n Q2 +1 = Q2 ( Q1n ↓ )
CP ↓ Q3 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 0
(4) 波形图
1 2 3 4
0 0 0 0
0 0 0 1
0 1 1 0
4、逻辑符号 、
R01
CP0
R 02
S 91
S 92
74 LS 290
Q1 Q2 Q3
C P1
R01，R02 ⇒
异步清零端 异步置9端 异步置 端 异步清零
Q0
S91，S92 ⇒
R01 R01 = 1 S91S91 = 0，Q3Q2Q1Q0 = 0000； ，
S91S91 = 1 R01 R01 = 0，Q3Q2Q1Q0 = 1001 异步置 ， ； 异步置9 S91S91 = 0，R01 R01 = 0， 计数
1 0 1 0
5 6 7 8 9 10
0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0
3、二－五－十进制集成异步计 数器—74LS290
CP1
1、逻辑图 、
2、逻辑简图 、
FF0
Q0
Q1
Q2
Q3
M = 10
CP0
M =2
CP 1
M =5
CP ↓ Q3 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 0
0 0
0 0
L
0 0
0 0
1 0
1 0
1 0
19 20
1 0
L