在数字电路的世界里,计数器和除法器扮演着非常的重要的角色。是许多复杂系统功能实现的基础,从简单的计时操作到复杂的算术运算,都能看到身影。本文将深入浅出地介绍计数器/除法器的概念、工作原理及其运用。
计数器,顾名思义,就是用来计数的电路。记录输入脉冲信号的个数,并将计数值输出。计数器可以根据计数进制分为二进制计数器、十进制计数器等,也能够根据计数方向分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器。
计数器在数字系统中运用。比如可以电子计算机的控制器,计数器可以对指令地址进行计数,确保指令按顺序履行数字仪器,计数器可以用于频率丈量、定时控制等功能。
除法器可以看做是计数器的一种特殊运用,利用计数器对输入脉冲进行计数,并输出与计数结果相干的信号。情况下,除法器输出的信号频率是输入信号频率的几分,这样看来也被称为分频器。
虽然EDA工具对加法、减法和乘法运算的能力较强,但对除法运算的支持依然有限。这样看来FPGA等硬件平台上实现除法运算,借助专用的除法器IP核或采取其他算法来实现。
计数器/除法器有多种类型和实现方式,可以根据具体的运用需求选择适合的方案。
异步计数器/除法器: 每一个计数器/除法器单元的时钟信号来自前一级单元的输出,这样看来计数速度相对较慢,但电路结构简单。
同步计数器/除法器: 所有计数器/除法器单元同享同一个时钟信号,计数速度快,但电路结构相对复杂。
环形计数器/除法器: 采取移位寄存器的结构,只有一个状态位可以,适用于产生特定序列信号的场合。
约翰逊计数器/除法器: 也是一种移位寄存器结构的计数器/除法器,但其输出信号的逻辑关系更加复杂,可以产生比环形计数器更多的状态。
计数器/除法器在数字系统中运用,以以下举一些常见的运用处景:
频率分频: 将高频时钟信号分频成低频信号,比如可以将50MHz的晶振信号分频成1Hz的秒脉冲信号。
定时控制: 利用计数器/除法器产生特定时间间隔的定时信号,比如可以用于控制LED灯闪烁的时间间隔。
数字频率计: 利用计数器/除法器对输入信号的频率进行丈量,并以数字情势显示出来。
顺序控制: 利用计数器/除法器产生不同的状态信号,用于控制系统依照预定的顺序履行操作。
计数器和除法器是数字电路中很重要,不可缺少的组成部份,在各种数字系统,有着侧重要作用。集成电路技术的不断发展,计数器/除法器的集成度、速度和功能都在不断提高,为数字系统的功能实现提供了更加丰富的选择。