计数器与分频器(课堂PPT)

计数器分频原理
计数器分频原理是在计数器电路中利用触发器来实现分频操作的原理。

计数器是一种电子电路，可以根据输入的时钟信号的频率进行计数，并输出相应的计数结果。

当需要将输入时钟信号的频率减少为原来的某个分数时，可以通过将计数器的输出连接到触发器的时钟输入端，并将分频系数设置为所需的分频数来实现。

触发器是一种存储器件，具有两个稳定状态，即置位和复位状态。

它可以根据输入信号的变化来改变其状态，并将其状态保持在变化结束后。

触发器的时钟输入端接收来自计数器的时钟信号，当计数器的输出脉冲上升沿到来时，触发器的状态会根据其输入信号的变化进行改变。

当触发器的状态变化时，其输出信号也会随之改变。

在计数器分频中，触发器的状态变化作为一个额外的控制信号，可以用来控制计数器的工作状态。

通过连接多个触发器，可以形成一个级联结构，使得每个触发器的输出信号作为下一个触发器的时钟输入信号，实现更高的分频数。

每个触发器的输出信号的升沿到来时，会引发下一个触发器的状态变化，从而形成一个分频序列。

通过调整触发器的数量和连接方式，可以实现不同的分频数。

例如，如果使用两个触发器，将其连接为双稳态触发器，那么可以实现2的N次方的分频数。

如果使用三个触发器，将其
连接为3稳态触发器，可以实现3的N次方的分频数。

总的来说，计数器分频原理是通过将计数器的输出连接到触发器的时钟输入端，并调整触发器的数量和连接方式来实现不同的分频数。

分频器在电子电路的设计中非常重要，可以用于减小信号频率以适应特定电路的需求。

项目八计数器【案例导入】装箱流水线在现代工业的自动化生产线中，成品工件的打包装箱通常是最后一道工序。

这其中又包括传送、计件、装箱等几个步骤。

因此，如要流水线来实现这一操作，就对应有传送带、计数装置、装箱装置等。

装箱流水线的示意图如图2.8.1所示。

本节重点分析的是其中的计数装置。

流水线中的计数装置可以选取一种典型的时序逻辑电路：计数器来实现。

如图2.8.1所示，在流水线两侧分别安装红外线发射和接收头。

当传送带上没有工件经过时，发光二极管发射出的红外线直接落到接收头上，接收头输出低电平；当工件经过传送带遮住了光线，接收头相应的输出高电平，工件运行过去之后再回复低电平。

这样每经过一个工件，接收头便向计数器送出一个计数脉冲。

当工件恰好装满一箱（或一盒、一包等）时，计数器接收计数脉冲同时达到设定数值，计数器便向下一级的微继电器发出计数进位信号。

然后微继电器得电吸合，驱动装箱装置工作，完成最后的包装工序。

实际应用中，也常常在计数装置中接入前述的7段显示译码器，使得计数过程更加直观的显示出来。

本案例中出现的计数器，是数字系统中使用较多的基本逻辑器件，是一种典型的时序逻辑电路。

如案例中所介绍，计数器所记录的，实际上是其输入的时钟脉冲的个数，当计数达到预设值后，输出端即发出进位脉冲，同时计数器实现自清零，重新开始下一计数循环。

根据这一特性，计数器还可以实现分频、定时、产生节拍脉冲、发生脉冲序列等等功能。

计算机中的时序发生器、分频器、寄存器等等都要使用计数器。

计数器的核心是触发器。

如前所述，一个触发器有“0”、“1”两个稳态，本身就是一个二进制的计数器。

在计数器中，有一个很重要的概念叫“模”，表示一个计数器能够记忆输入时钟脉冲的数目，又称计数容量或计数长度，其实就是指计数器电路的有效状态数，也即计数器的进制数。

若使用n个触发器构成计数器，则电路最多可以有2n个状态，因此最多可以实现2n进制计数器。

在本节案例中，假设装满一箱是8个工件，则可以选用3个触发器来构成一个8进制计数器。