數位電子中的非二進位制計數器

在數位電子學中，**計數器** 是一種由**觸發器** 組成的**時序電路** 型別，用於計數時鐘脈衝或事件的次數。計數器主要分為兩種型別：**二進位制計數器**和**非二進位制計數器**。

本章旨在解釋非二進位制計數器的概念、型別、設計過程、應用等。因此，讓我們從非二進位制計數器的基本定義開始。

什麼是非二進位制計數器？

使用除二進位制數制（基數2）以外的數制（例如基數3、基數7、基數10等）的數字計數器稱為**非二進位制計數器**。

因此，非二進位制計數器是不使用二進位制數制來表示計數的計數器。在非二進位制計數器中，計數值用計數器所用特定數制的數字表示。

例如，在十進位制（基數10）計數器中，每個級都有十個可能的狀態，由數字0、1、2、3、4、5、6、7、8和9表示。

我們可以使用多種型別的數位電子元件設計非二進位制計數器，例如觸發器、組合電路、帶預置和清零輸入的計數器等。設計元件的選擇取決於計數器的預期效能。

非二進位制計數器的型別

有許多型別的非二進位制計數器可用於數字系統。下面解釋了最常用的非二進位制計數器型別。

• **三進位制計數器** - 使用基數3數制的非二進位制計數器稱為**三進位制計數器**。因此，三進位制計數器可以有三種可能的狀態，由數字0、1和2指定。三進位制計數器可以具有的計數序列可以是0、1、2、10、11、12、20、21、22…
• **四進位制計數器** - 使用基數4數制來表示計數狀態的非二進位制計數器稱為**四進位制計數器**。因此，四進位制計數器可以有四種可能的狀態，由數字0、1、2和3指定。因此，四進位制計數器的計數序列將是0、1、2、3、10、11、12、13、20、21、22、23、30…
• **格雷碼計數器** - 使用格雷碼錶示計數狀態的非二進位制計數器稱為**格雷碼計數器**。在格雷碼計數器中，計數序列為0、1、3、2、6、7、5、4、12、13…
• **十進位制計數器** - 使用基數10數制來表示計數狀態的非二進位制計數器稱為**十進位制計數器**。因此，十進位制計數器可以有十個可能的狀態，由數字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11…表示。

非二進位制計數器設計

典型非二進位制計數器的設計按照以下步驟進行 -

**步驟1** - 首先，確定需要使用的非二進位制數制的型別或基數。

**步驟2** - 確定計數器具有的計數級數，其中計數器的每個計數級將由非二進位制數制的一個數字表示。

**步驟3** - 根據非二進位制數制確定每個計數級的可能狀態。例如，在十進位制數制中，每個級可以有十個可能的狀態，由數字0、1、2、3、4、5、6、7、8和9表示。

**步驟4** - 選擇一種觸發器型別來表示計數器的每個級。所選觸發器必須具有足夠的狀態來表示級的所有可能狀態。

**步驟5** - 將所有觸發器連線在一起形成計數器電路，並測試計數器以確保其正常工作。

非二進位制計數器的優點

以下是非二進位制計數器的主要優點 -

• 非二進位制計數器可以計數到比二進位制計數器更多的級數。例如，十進位制計數器可以計數到10級。
• 非二進位制計數器對噪聲和電氣干擾具有免疫力。
• 非二進位制計數器在更寬的頻率範圍內具有更好的精度和解析度。
• 在某些應用中，非二進位制計數器比二進位制計數器具有更低的電路複雜性和尺寸。

非二進位制計數器的侷限性

儘管非二進位制計數器有幾個優點，但它們也有一些侷限性，在數位電路設計中使用時應考慮這些侷限性 -

• 與二進位制計數器相比，非二進位制計數器的電路更復雜。
• 非二進位制計數器使用非標準介面。因此，它們不能輕易地與其他數位電路介面。
• 由於電路複雜，非二進位制計數器消耗更多功率。
• 非二進位制計數器的可用範圍不廣。
• 非二進位制計數器比二進位制計數器相對昂貴。

非二進位制計數器的應用

非二進位制計數器在數位電子學中的眾多應用中都有使用。一些非二進位制計數器的常見用途如下所示：

• 非二進位制計數器用於計算機中執行算術運算，例如乘法和除法。
• 非二進位制計數器用於數字訊號處理中實現演算法。
• 非二進位制計數器也用於脈衝位置調製 (PPM) 中，以對訊號進行編碼並在通訊通道上傳輸。
• 非二進位制計數器也用於時分多路複用 (TDM) 應用中。
• 非二進位制計數器用於模數轉換器 (ADC) 中。
• 非二進位制計數器也用於控制系統中實現控制演算法。

結論

總之，非二進位制計數器是一種數字計數器，它不使用二進位制數系統，而是使用不同的數系統進行計數。非二進位制計數器用於需要更高解析度和精度的數字應用中。