数电 第一节计数器

1、按进位方式，分为同步和异步计数器。按进位方式，分为同步和异步计数器。 按进位制，分为模按进位制，分为模2、模、模10和任意模计数器。和任意模计数器。 按逻辑功能，分为加法、减法和可逆计数器。按逻辑功能，分为加法、减法和可逆计数器。 按集成度，分为小规模与中规模集成计数器。按集成度，分为小规模与中规模集成计数器。 用来计算输入脉冲数目用来计算输入脉冲数目 计数器的分类计数器的分类 部分常用集成计数器部分常用集成计数器 第二节第二节 计数器计数器 四位二进制同步计数器四位二进制同步计数器 第二节第二节 计数器计数器 四位二进制可逆计数器四位二进制可逆计数器 中规模异步计数器中规模异步计数器 一、四

2、位二进制同步计数器一、四位二进制同步计数器 （二）（二） 四位二进制同步计数器四位二进制同步计数器74163 （一）（一） 四位二进制同步计数器四位二进制同步计数器74161 （三）（三） 74161/74163功能扩展功能扩展 ct=0 m1 m2 3ct=15 g3 g4 c5/2,3,4+ 1 2 4 8 （一）四位二进制同步计数器（一）四位二进制同步计数器74161 内部由四个主从内部由四个主从jk触发器触发器 和控制电路构成。和控制电路构成。 逻辑符号逻辑符号 符号输入中符号输入中ct=0表示无表示无 任何关联内容，只要此端子任何关联内容，只要此端子 有效，在此为低电平时，输有效，在

3、此为低电平时，输 出为出为0，称之为异步清零。端，称之为异步清零。端 子输入端用子输入端用cr说明。说明。 co cr ld ctt ctp cp q0 q1 q2 q3 d0 d1 d2 d3 关联数据有关联数据有1，2，3，4 和和5。 m1端子为低电平时，为端子为低电平时，为m1模式；模式； 高电平为高电平为m2模式。此端引入线为低时，模式。此端引入线为低时， 为为m1模式，关联数字是模式，关联数字是1，观察时序，观察时序 块中有关联数字块中有关联数字1，并且有关联数字，并且有关联数字5 表示表示c5有效，即时钟上升沿时，将输有效，即时钟上升沿时，将输 入端数字送到输出端。同步预置。入端

4、数字送到输出端。同步预置。 d0 d1 d2 d3 此端输入信号用此端输入信号用ld表示。表示。 时钟输入信号用时钟输入信号用cp表示。表示。 g3，g4关联数字为关联数字为3，4。当。当 cp端子端子2，3，4有效（即有效（即m2 ，g3， g4为高电平）时，计数器加为高电平）时，计数器加1计数。计数。 用用ctt和和ctp表示。表示。 ctp、ctt：可作为使能端和多：可作为使能端和多 片级联使用片级联使用。 控制块输出端控制块输出端3ct=15（即时（即时 序块输出序块输出q3 q2 q1 q0=1111 ），其），其 中中3关联关联g3端。端。g3为高电平，且为高电平，且 q3 q2

5、q1 q0=1111 时，控制输出端时，控制输出端 3ct=15端输出有效高电平。用端输出有效高电平。用co 表示。表示。 1,5d 74161外引线功能端排列图外引线功能端排列图 （一）四位二进制同步计数器（一）四位二进制同步计数器74161 74161 1 cr 2 cp 3 d0 4 d1 5 d2 6 d3 7 ctt 8 gnd ucc 16 co 15 q0 14 q1 13 q2 12 q3 11 ctp 10 ld 9 74161功能表功能表 q3 q2 q1 q0 输输 入入输输 出出 cpcrldctpcttd3 d2 d1 d0 0 0 0 0 0 d3 d2 d1 d0

6、 10 d3 d2 d1 d0 保持保持 11 0 保持保持 11 0 计数计数 11 1 1 1)1)异步清除：当异步清除：当cr=0=0，输出，输出“00000000”状态，状态，与与cp无关。无关。 2)2)同步预置：当同步预置：当cr=1=1，ld=0=0，在在cp上升沿时上升沿时，输，输 出端反映输入数据的状态。出端反映输入数据的状态。 3)3)保持：当保持：当cr= =ld=1=1时，时，ctp或或ctt有一个无效，有一个无效， 各触发器均处于保持状态。各触发器均处于保持状态。 4)计数：当计数：当ld = cr = cpt= ctt =1时，按时，按二进制自二进制自 然码然码计数

7、。计数。 若初态为若初态为0000,15个个cp后，输出为后，输出为 “1111”，进位，进位co = cttq3q2q1q0 =1。第。第16个个cp作作 用后，输出恢复到用后，输出恢复到0000状态，状态，co = 0。 （二）四位二进制同步计数器（二）四位二进制同步计数器74163 74163功能表功能表 74161功能表功能表 q3 q2 q1 q0 输输 入入输输 出出 cpcrldctpcttd3 d2 d1 d0 0 0 0 0 0 d3 d2 d1 d0 10 d3 d2 d1 d0 保持保持 11 0 保持保持 11 0 计数计数 11 1 1 (1)(1)外引线排列和外引线

8、排列和 74161相同。相同。 (2)(2)置数，计数，置数，计数， 保持功能与保持功能与74161 相同。相同。 (3)(3)清零功能与清零功能与 74161不同。不同。 特点：特点： 74163采用采用同步清零同步清零方式方式： 当当cr =0=0时，且当时，且当 cp 的的上升沿上升沿 来到时来到时, ,输出输出q0q1q2q3 才全被清零。才全被清零。 比较比较四位二进制同步计数器四位二进制同步计数器 同步预置同步预置 保持保持 计数计数 7416374161 同步预置同步预置 保持保持 计数计数 ctrdiv16 ct=0 m1 m2 3ct=15 g3 g4 c5/2,3,4+ 1

9、,5d 1 2 4 8 5ct=0 74163 异步清零异步清零 同步清零同步清零 连接成任意模连接成任意模m 的计数器的计数器 (1) 同步预置法同步预置法 (2) 反馈清零法反馈清零法 (3) 多次预置法多次预置法 ( (三）三）74161/ 7416374161/ 74163功能扩展功能扩展 ctrdiv16 ct=0 m1 m2 3ct=15 g3 g4 c5/2,3,4+ 1,5d 1 2 4 8 co cr ld ctt ctp cp q0 q1 q2 q3 0 1 1 0 1 f 1 1 态序表态序表 计数计数 输输 出出 n q3 q2 q1 q0 0 0 1 1 0 1 0

10、1 1 1 2 1 0 0 0 3 1 0 0 1 4 1 0 1 0 5 1 0 1 1 6 1 1 0 0 7 1 1 0 1 8 1 1 1 0 9 1 1 1 1 例例1:1:设计一个设计一个m=10的计数器。的计数器。 方法一方法一: : 采用后十种状态采用后十种状态 co=1 0 (1) (1) 同步预置法同步预置法 0 1 1 0 1 0 1 1 0 f/10 例例2: 2: 同步预置法设计同步预置法设计 m=24 计数器。计数器。 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 （24）10=（11000）2需需 两两 片片 初态为：初态为：0000 000

11、1终态：终态：00011000 0 0 0 0 1 0 0 0 连接成任意模连接成任意模m 的计数器的计数器 (1) 同步预置法同步预置法 (2) 反馈清零法反馈清零法 (3) 多次预置法多次预置法 ( (三）三）74161/ 7416374161/ 74163功能扩展功能扩展 例例3: 3: 分析图示电路的功能。分析图示电路的功能。 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 0 3 0 0 1 1 4 0 1 0 0 5 0 1 0 1 6 0 1 1 0 7 0 1 1 1 8 1 0 0 0 9 1 0 0 1 10 1 0 1 0 11 1 0 1 1 12 1 1 0

12、0 采用采用74161 0 0 0 0 0 11 （2 2）反馈清零法）反馈清零法 态序表态序表 n q3 q2 q1 q0 连接成任意模连接成任意模m 的计数器的计数器 （1）同步预置法）同步预置法 （2）反馈清零法）反馈清零法 （3）多次预置法）多次预置法 （三）（三）74161/7416374161/74163功能扩展功能扩展 m=10 计数器计数器 态序表态序表 n q3 q2 q1 q0 0 0 0 0 0 (3)(3)多次预置法多次预置法 例例4: 分析电路功能。分析电路功能。 2 0 1 0 1 3 0 1 1 0 4 0 1 1 1 5 1 0 0 0 7 1 1 0 1 8

13、1 1 1 0 9 1 1 1 1 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 若干片同步计数器组成同步计数链时，就要利用计数控若干片同步计数器组成同步计数链时，就要利用计数控 制端制端ctt、ctp传递进位信号。传递进位信号。 （4 4）同步计数器的级联）同步计数器的级联 高位片计数的条件是：只有等低位片输出为全高位片计数的条件是：只有等低位片输出为全1，其进位，其进位 输出输出co=1时才能使高位片在输入下一个计数脉冲后接收进位时才能使高位片在输入下一个计数脉冲后接收进位 信号开始计数，否则只能为保持状态。信号开始计数，否则只能为保持状态。 三、中规模异步计数器

14、三、中规模异步计数器 二、四位二进制可逆计数器二、四位二进制可逆计数器 一、四位二进制同步计数器一、四位二进制同步计数器 第二节第二节 计数器计数器 3和和g3相关联。相关联。 d a:时序块的数据输入，时序块的数据输入， 从从高位高位低位低位。 qd qa :时序的数据输出，时序的数据输出， 从从高位高位低位低位。 1. 逻辑符号逻辑符号 二、四位二进制可逆计数器二、四位二进制可逆计数器74193 ctrdiv16 ct=0 g1 2+ 2ct=15 g3 3d 1 2 4 8 co cr ld up dn qa qb qc qd a b c d g2 1- bo 1ct=0 ct=0表示输

15、出清零，无表示输出清零，无 任何关联数字，所以是任何关联数字，所以是异步异步 清除清除, ,高电平有效，用高电平有效，用cr标标 识识。 2+和和g2关联，只要关联，只要g2 高电平有效，高电平有效，2+上升沿到时，上升沿到时， 加加1计数。用计数。用up 、dn 标识。标识。 反之，反之， 1-和和g1关联，只要关联，只要g1 高电平有效，高电平有效，1-上升沿到时，上升沿到时， 减减1计数。计数。 即双时钟输入。即双时钟输入。 g3不受任何关联，而关不受任何关联，而关 联时序块中的数据输入端。联时序块中的数据输入端。 当低电平时，数据从输入到当低电平时，数据从输入到 输出。用输出。用ld标

16、识，且标识，且异异步预步预 置。置。 dcbacc qqqqupq 减到最小减到最小 值时产生借位值时产生借位 信号信号qcb=0 加到最大加到最大 值时产生进位值时产生进位 信号信号qcc=0 dcba qqqqdnqcb co=0 bo=0 74193功能表功能表 二、四位二进制可逆计数器二、四位二进制可逆计数器74193 0 0 0 0 1 a b c d 0 0a b c d 加法计数加法计数1 0 1 减法计数减法计数1 0 1 保持保持11 0 1 qa qb qc qd 输输 入入 updncrlda b c d 输输 出出 连接成任意模连接成任意模m 的计数器的计数器 (1)

17、接成接成m16的计数器的计数器 2. 74193功能扩展功能扩展 二、四位二进制可逆计数器二、四位二进制可逆计数器74193 ctrdiv16 ct=0 g1 2+ 2ct=15 g3 3d 1 2 4 8 co 0 ld f 1 qa qb qc qd 0 1 1 0 g2 1- bo 1ct=0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 2 1 0 0 0 3 1 0 0 1 4 1 0 1 0 5 1 0 1 1 6 1 1 0 0 7 1 1 0 1 8 1 1 1 0 9 1 1 1 1 例例6：用：用74193设计设计m=9 计数器。计数器。 方法一方法一:采用采用 异步预置、异步预

18、置、 加法计数加法计数 （1）接成）接成m16的计数器的计数器 态序表态序表 n qd qc qb qa 0 1 1 0 co=0 方法二方法二:采用采用 异步预置、异步预置、 减减法计数法计数 01 0 0 1 11 0 0 0 20 1 1 1 30 1 1 0 40 1 0 1 50 1 0 0 60 0 1 1 70 0 1 0 80 0 0 1 90 0 0 0 例例7 7：用：用7419374193设计设计m=9 计数器。计数器。 态序表态序表 n qd qc qb qa （1）接成）接成m16的计数器的计数器 ctrdiv16 ct=0 g1 2+ 2ct=15 g3 3d 1

19、2 4 8 co 0 ld 1 f qa qb qc qd 1 0 0 1 g2 1- bo 1ct=0 1 0 0 1 bo=0 连接成任意模连接成任意模m 的计数器的计数器 (1) 接成接成m16的计数器的计数器 2. 741932. 74193功能扩展功能扩展 二、四位二进制可逆计数器二、四位二进制可逆计数器74193 例例8: 8: 用用74193设计设计m=147 计数器。计数器。 方法一方法一:采用采用 异步清零、异步清零、 加加法计数。法计数。 m = (147)10 =(10010011)2 需要两片需要两片74193 （2）接成）接成m16的计数器的计数器 1 1 0 0 1

20、 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 m = (147)10 =(10010011)2 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 例例9:9:用用7419374193设计设计m=147 计数器计数器 （2）接成）接成m16的计数器的计数器 方法二方法二:采用采用 减法减法计数、计数、 异步预置、异步预置、 利用利用bo端。端。 三、中规模异步计数器三、中规模异步计数器 二、四位二进制可逆计数器二、四位二进制可逆计数器 一、四位二进制同步计数器一、四位二进制同步计数器 第二节第二节 计数器计数器 q1 rd c0 & r02 r01 s91 s92 & q j k

21、q f1 q j k q f2 q2 q j k q f3 q3 rd rdrd sdsd c1 q0 q j k q f0 (1) 触发器触发器a：模：模2 cpa入入qa出出 (2) 触发器触发器b、c、d：模：模5异步计异步计 数器。数器。 cpb 入入qb qd出出 1 . 逻辑符号逻辑符号 三、异步计数器三、异步计数器74290 qd ctr 3ct=0 & div2 3ct=1 ct r0(1) qa qb qc cpa z3 div5 + 3ct=4 cpb + 0 2 r0(2) & sg(1) sg(2) z3若有效，则下面的与若有效，则下面的与 门输出高电平。关联数字是门输

22、出高电平。关联数字是3， 又根据第一个时序块有又根据第一个时序块有3ct=1， 则第一个时序块输出为则第一个时序块输出为1。同。同 样，又根据第二个时序块有样，又根据第二个时序块有 3ct=4，则第二个时序块输出，则第二个时序块输出 为为100，qd=1。从总输出看为。从总输出看为 1001，即，即9，所以此时为置，所以此时为置9功功 能。输入用能。输入用sg(1)和和sg(2)标识标识。 z3若无效，即下面的与若无效，即下面的与 门输出低电平。若上面的与门门输出低电平。若上面的与门 输出高电平，关联数字是非输出高电平，关联数字是非3， 即置即置9无效。数据输出端清零。无效。数据输出端清零。

23、输入用输入用r0(1)和和r0(2)标识标识。 0 0 0 0 (3(3)计数：当计数：当r01、 、r02及 及sg1、 、sg2有 有 低电平时低电平时，且当有，且当有cp下降沿下降沿时，时， 即可以实现计数。即可以实现计数。 在外部将在外部将qa和和cpb 连接构成连接构成8421bcd码计码计 数。数。 f 从从cpa入，输出从入，输出从 qd qa出。出。 f 在外部将在外部将qd和和cpa 连接构成连接构成5421bcd码计码计 数。数。 f 从从cpb入，输出从入，输出从 qaqd qc qb出。出。 f 0 0 计计 数数 0 0 0 0 0 0 三、异步计数器三、异步计数器74290 输输 入入 输输 出出 cp r0(1) r0(2) sg(1) sg(2) qa qb qc qd 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 qd ctr 3ct=0 & div2 3ct=1 ct r0(1) qa qb qc cpa