数字电路基础_D05-04C移位寄存器型计数器

5.4.4移位寄存器型计数器

计数器也可由移位寄存器构成。这时要求移位寄存器有M个状态，分别与M个计数脉冲相对应，并且不断在这M个状态中循环。移存型计数器的状态转移必然符合移存规律。常用的移存型计数器有环形计数器和扭环形计数器。

1．环形计数器

4位并行移位寄存器74LS195构成的环形计数器如图5-4-14所示。

反馈信号D＝Q n-1＝Q3(n为触发器的级数)，即把串行输出信号直接反馈到串行输入端。经启动负、脉冲及CP的触发后，DoDlD2D3＝1000，存入触发器，使QoQ1Q2Q3＝1000，只有输出端Q。为1，这个1就会在触发器内逐位右移，到最末一级后又返回到最前一级，形成l信号的环形传输，按移存规律和反馈函数直接作出其状态图和波形图如图5-4-15(a)；(b)所示。由于环形计数器可以用电路的不同状态来表示输入时钟信号的数目，因此称它为4位环形个数器。 4级触发器应有16种状态，该电路共有12个偏离状态，如图5-4—15(a)所示。每组偏离状态都自成循环，说明该电路无自启动能力，若要她回到有效循环，就必须再加一次启动脉冲。

许多场合我们希望计数器能白启动，通过在输出输入之间接入适当的反馈逻辑电路，可以将不能自启动的电路修改为能自启动的逻辑电路，如图5-4-16所示。

该电路的分析，请读者自行完成，见习题5—7。

n位移位寄存器构成的n进制环形计数器有n个有效状态，2n一n个偏离状态，这显然是一种浪费。

2．扭环形计数器(约翰逊计数器)

扭环形计数器如图5-4-17所示。

图中D ＝3Q ，先给D R 一个负脉冲，使计数器处于初态QoQlQ2Q3＝0000，这时D=3Q ＝1，经CP 触发后，数码右移—位，使QoQlQ2Q3＝1000，并有D ＝1；又由CP 驱动右移。如此循环，画出其状态转换图如图5-4-18所示。

若取图中左边的循环为有效循环，另一个循环即为无效循环，该电路不能自启动。为了实现自启动，可对反馈电路加以修改，具有自启动能力的扭环形计数器如图5—4—19所示，其状态 转换图如图5—4—20所示，偏离状态均可在CP 驱动下，自动进入有效循环。其详细分析请读者自行完成。

N 位的寄存器构成的扭环形计数器有2n 个有效状态。计数器的状态利用率比环形计数

器提高一倍。

应用移位寄存器S ／L 控制端，选择合适的并行输入数据值和适当的反馈网络，可以实现任意进制的同步计数。4位并行移位寄存器74LSl95构成同步十二进制计数器如图5—4—21 所示。并行输入数据全部为“0”，由Q3作为串行数据输入K 。3Q 作为J 输入。

012/Q Q Q L S

在时钟CP 的作用下，其状态转换如表5-4-6所示。