使用 JK 触发器用 C 语言编写纹波计数器

Question

我决定尝试用 C 语言编写触发器。我尝试过 D 和 JK 触发器（还没有预设和清除部分）。

我正在测试通过级联它们是否可以让它们产生一个简单的 4 位纹波计数器。在编写我的代码并运行它之后，它似乎产生了一些非常奇怪的结果，形式如下：

时钟：01010101010101010101

OuA：01100110011001100110

OuB：01000100010001000100

OuC：01111000011110000111

密码：01010000010100000101

其中 Clk 是输入时钟，OuA 是输出 A、OuB、输出 B 等。如您所见，OuA 和 OuC 的开关比似乎有点可接受，但 B 和 D 看起来真的很奇怪！

我的代码是：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void DFF(int Clk, int D, int *Q, int *NQ)
{
    if(Clk)
    {
        *Q = D;
        *NQ = !*Q;
    }
}

void JKF(int Clk, int J, int K, int *Q, int *NQ)
{
    if(Clk&J&(!K))
    {
        *Q = 1;
        *NQ = 0;
    }
    if(Clk&K&(!J))
    {
        *Q = 0;
        *NQ = 1;
    }
    if(Clk&J&K)
    {
        *Q = *NQ;
        *NQ = !*Q;
    }
}

int main()
{
    FILE *fptr;
    const int Len = 20;
    int Clk = 1, ClkA[Len];
    int n, OA[Len], OB[Len], OC[Len], OD[Len];
    int Q = 0, NQ = 1;
    int Q2 = 0, NQ2 = 1;
    int Q3 = 0, NQ3 = 1;
    int Q4 = 0, NQ4 = 1;

    for(n=0; n<Len; n++)
    {
        Clk^=1;

        JKF(Clk, 1, 1, &Q, &NQ);
        JKF(Q, 1, 1, &Q2, &NQ2);
        JKF(Q2, 1, 1, &Q3, &NQ3);
        JKF(Q3, 1, 1, &Q4, &NQ4);

        ClkA[n] = Clk;
        OA[n] = Q;
        OB[n] = Q2;
        OC[n] = Q3;
        OD[n] = Q4;
    }

    fptr = fopen("c:/ff.txt", "w");

    fprintf(fptr, "Clk: ");
    for(n = 0; n<Len; n++) fprintf(fptr, "%d", ClkA[n]);
    fprintf(fptr, "\nOuA: ");
    for(n = 0; n<Len; n++) fprintf(fptr, "%d", OA[n]);
    fprintf(fptr, "\nOuB: ");
    for(n = 0; n<Len; n++) fprintf(fptr, "%d", OB[n]);
    fprintf(fptr, "\nOuC: ");
    for(n = 0; n<Len; n++) fprintf(fptr, "%d", OC[n]);
    fprintf(fptr, "\nOuD: ");
    for(n = 0; n<Len; n++) fprintf(fptr, "%d", OD[n]);

    fclose(fptr);

    return 0;
}

我对清晰度表示歉意，我知道它可能不是特别有效，但有人可以澄清一下输出发生了什么吗？

干杯！

Answer 1

稍微改进的版本....

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct _JKFF
{
    int clk;
    int q;
    int nq;
}JKFF;


void JKFFn(int Clk, int J, int K, _JKFF * jkff)
{
    if ((Clk != jkff->clk) && !Clk)
    {   //Triggering FF on the falling edge
        if(J& (!K))
        {
            jkff->q = 1;
        }
        if(K &(!J))
        {
            jkff->q = 0;
        }
        if(J & K)
        {
            jkff->q = !jkff->q;
        }
        jkff->nq = !jkff->q;
    }
    jkff->clk = Clk;
}


int main()
{
    FILE *fptr;
    const int Len = 80;
    int Clk = 1, ClkA[Len];
    int n, OA[Len], OB[Len], OC[Len], OD[Len];

    _JKFF jkff[4];
    memset(jkff, 0, sizeof(jkff));

    for(n=0; n<Len; n++)
    {
        Clk^=1;

        JKFFn(Clk, 1, 1, &jkff[0]);
        JKFFn(jkff[0].q, 1, 1, &jkff[1]);
        JKFFn(jkff[1].q, 1, 1, &jkff[2]);
        JKFFn(jkff[2].q, 1, 1, &jkff[3]);

        ClkA[n] = Clk;
        OA[n] = jkff[0].q;
        OB[n] = jkff[1].q;
        OC[n] = jkff[2].q;
        OD[n] = jkff[3].q;
    }

    fptr = fopen("ff.txt", "w");

    fprintf(fptr, "Clk: ");
    for(n = 0; n<Len; n++) fprintf(fptr, "%d", ClkA[n]);
    fprintf(fptr, "\nOuA: ");
    for(n = 0; n<Len; n++) fprintf(fptr, "%d", OA[n]);
    fprintf(fptr, "\nOuB: ");
    for(n = 0; n<Len; n++) fprintf(fptr, "%d", OB[n]);
    fprintf(fptr, "\nOuC: ");
    for(n = 0; n<Len; n++) fprintf(fptr, "%d", OC[n]);
    fprintf(fptr, "\nOuD: ");
    for(n = 0; n<Len; n++) fprintf(fptr, "%d", OD[n]);

    fclose(fptr);

    return 0;
}

Answer 2

根据函数JKF的实现，是电平触发而不是边沿触发。

时钟：010

OuA：011

OuB：010

在第三次时钟转换时，OuA 仍为“1”。 因此 JKF(Q, 1, 1, &Q2, &NQ2);将 OuB 切换为逻辑 0。

在JKF函数实现中，必须考虑时钟的转换，而不是时钟的当前级别。

作为一种简单的补救措施，可以对 for 循环进行如下更改以将时钟转换考虑在内。

for(n=0; n<Len; n++)
{
    Clk^=1;

    JKF(Clk, 1, 1, &Q, &NQ);
    if (n > 0)
    {
        if (OA[n -1] != Q)
        {
            JKF(Q, 1, 1, &Q2, &NQ2);
        }

        if (OB[n -1] != Q2)
        {
            JKF(Q2, 1, 1, &Q3, &NQ3);
        }

        if (OC[n -1] != Q3)
        {
            JKF(Q3, 1, 1, &Q4, &NQ4);
        }
    }
    else
    {
        JKF(Q, 1, 1, &Q2, &NQ2);
        JKF(Q2, 1, 1, &Q3, &NQ3);
        JKF(Q3, 1, 1, &Q4, &NQ4);
    }


    ClkA[n] = Clk;
    OA[n] = Q;
    OB[n] = Q2;
    OC[n] = Q3;
    OD[n] = Q4;
}