Multisim实现D触发器模拟异步计数器-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了Multisim实现D触发器模拟异步计数器。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

一. 元器件介绍

这里用到的元器件有：

先来说说D触发器的原理：
74HC74D_4V D触发器芯片有六个：D输入、Preset输入、Clear输入、 $\mathsf{Q}$ 输出、 $\overline{\mathsf{Q}}$ 输出、Clock时钟输入

图中对应输入输出电平值：

D	$\overline{\mathsf{CLK}}$	$\mathsf{Q}$	$\overline{\mathsf{Q}}$
0	↓	0	1
1	↓	1	0

↓ = clock transition HIGH to LOW

先来纠正一个错误：

图中74HC74D_4V D触发器芯片为下降沿触发
可实际上查阅相关芯片信息，描述为
the 74hc74 are dual posiN/Ave edge triggered d-type flip-flop.

依据74HC74D数据手册(及实验所得结果)
74HC74D数据手册
表示该芯片实际上为上升沿触发，这就是为什么看到逻辑分析仪上的信号跳变为上升沿跳变

实际74HC74D逻辑符号为：
Multisim实现D触发器模拟异步计数器
可以看到时钟输入为上升沿触发

据此

此芯片的实际真值表：

D	CLK	$\mathsf{Q}$	$\overline{\mathsf{Q}}$
0	↑	0	1
1	↑	1	0

↑ = clock transition LOW to HIGH

D触发器模拟计数器的原理为：
D触发器翻转输入信号并向下传递
每向下传递一个信号值实现一次二进制的进位
将每一位输出信号输出作为二进制计数值
其结构上和分频器完全一致，不过是同一种电路下实现的两种不同功能

关于D触发器模拟分频器和计数器的异同：

（1）分频器实现的是将输入时钟频率二分频
（2）计数器实现的是将每一个输出信号依输出顺序作为二进制数的低位至高位(或高位至低位)

即：
（1）分频器关注的是时间概念
（2）计数器关注的是输入输出信号

计数器的原理：

每当有高电平输入时钟信号端时，依据D触发器真值表，D触发器 $\overline{\mathsf{Q}}$ 输出D输入信号的相反值，实现输入信号的翻转，同时将 $\overline{\mathsf{Q}}$ 输出信号接入到D输入端上，用以实现进位(通过翻转实现二进制的进位，这是D触发器模拟计数器的核心)，而输出信号记录为一位二进制数
根据D触发器的个数，定义输出二进制数的位数，由D触发器先输出的数值对应为二进制数低位，后输出的数值对应为二进制数的高位
当计数到最高位即所有引脚输入都为高电平时，下一刻，输入时钟信号使D触发器输出信号全部翻转为0，回到初始态，实现循环计数