约翰逊计数器在数字电子中的应用

前言

约翰逊计数器是一种数字逻辑电路，它可以用来实现二进制计数。在数字电子学中，它是非常重要的一个概念，因为在实际应用中，许多数字电路都需要使用计数器。

什么是约翰逊计数器

约翰逊计数器是由John W. Johnson发明的，它是一种基于反馈原理的移位寄存器。它可以将一个二进制数码按照递增或递减的顺序进行计数。

约翰逊计数器的工作原理非常简单。它由三个触发器和几个逻辑门组成。每个触发器的输出都连接到下一个触发器的输入，同时也会通过若干个逻辑门连接到上一个触发器的输出。这种排列方式可以实现一个环形移位寄存器，从而实现二进制计数。

约翰逊计数器既可以实现递增计数，也可以实现递减计数。当从0开始递增计数时，计数顺序为：000，001，011，010，110，111，101，100。当从7开始递减计数时，计数顺序为：111，101，100，110，010，011，001，000。

下面是约翰逊计数器的逻辑图示：

module johnson_counter
(
    input clk,     // 时钟信号
    input rst,     // 复位信号
    output reg [2:0] q    // 输出信号
);

reg [2:0] temp; //中间变量

always @(posedge clk or negedge rst)
begin
    if (~rst)   //复位信号
        temp <= 3'b000;
    else
        temp <= {temp[1:0], ~temp[2]};  //异或+移位，实现计数器
end

assign q = temp;    //输出

endmodule

总结

通过对约翰逊计数器的介绍和代码实现，我们可以看出它在数字电子学中的重要性。无论是在实际应用中还是在学术研究中，约翰逊计数器都有着广泛的应用。因此，作为一个程序员，掌握约翰逊计数器的原理和使用方法是非常有必要的。