No7-chap5计数器

1、第五章第五章 常用时序集成电路及其应常用时序集成电路及其应 用用 第一节第一节 计数器的原理与功能计数器的原理与功能-NO7-NO7 第二节第二节 计数器功能扩展计数器功能扩展-NO8-NO8 第三节第三节 寄存器的原理与功能寄存器的原理与功能-NO9-NO9 第四节第四节 寄存器的应用寄存器的应用-NO10-NO10 时序逻辑电路时序逻辑电路 第五章第五章 常用时序集成电路及其应常用时序集成电路及其应 用用 计数器原理和功能计数器原理和功能 四位二进制同步计数器四位二进制同步计数器 (十进制同步计数器十进制同步计数器74160 74161 74163) 四位二进制可逆计数器四位二进制可逆计数

2、器74193 中规模异步计数器中规模异步计数器 (异步计数器异步计数器74290 集成二进制异步计数器集成二进制异步计数器74197) 第一节第一节 计数器计数器 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 时序逻辑电路时序逻辑电路 部分常用集成计数器部分常用集

3、成计数器 第一节第一节 计数器计数器 一、计数器的功能及应用一、计数器的功能及应用 1. 功能：功能： 对时钟脉冲对时钟脉冲 CP 计数。计数。 2. 应用：应用：分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲 分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲 序列、进行数字运算等。序列、进行数字运算等。 二、计数器的特点二、计数器的特点 1. 输入信号：输入信号： 计数脉冲计数脉冲 CP 2. 主要组成单元：主要组成单元：时钟触发器时钟触发器 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 Ya +VCC 显示显示

4、 译码器译码器 共阴共阴 Yb Yc Yd Ye Yf Yg Q3 Q2 Q1 Q0 CP 计计 数数 器器 A0 A3 A2 A1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 第一节第一节 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 计数器分类计数器分类 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、四位二进制同步

5、计数器一、四位二进制同步计数器 （三）（三） 四位二进制同步计数器四位二进制同步计数器74163 （一）（一） 十进制同步计数器十进制同步计数器74160 （四）（四） 74161/74163功能比较功能比较 （二）（二） 四位二进制同步计数器四位二进制同步计数器74161 时序逻辑电路时序逻辑电路 161514131211 109 123456 78 74160 VCC RCO Q0 Q1 Q2 Q3 ENT LD CLR CLK D0 D1 D2 D3 ENP GND CLK CLR LD ENP ENT 功能 0 异步清 零 1 0 同步 置 数 1 1 0 1 保持(包括CO的状态)

6、1 1 0 保持(CO=0) 1 1 1 1 同步计数 74160功能表 （一）十进制同步计数器（一）十进制同步计数器74160 时序逻辑电路时序逻辑电路 十进制十进制同步计数器的状态转换图同步计数器的状态转换图 000000100001 0101 0100 0011 11101111 11001101 10101011 1000 1001 01110110 0123 QQQQ 74160是中规模集成的同步十进制加法计数器，是中规模集成的同步十进制加法计数器， 功能表与功能表与74161相同，只是计数长度不同相同，只是计数长度不同 。 时序逻辑电路时序逻辑电路 74161外引线功能端排列图外引

7、线功能端排列图 （二）四位二进制同步计数器（二）四位二进制同步计数器74161 74161 1 R 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 CPRLDCTPCTTD3 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)异步清除：当异步清除：当R=0=0，输出，输出“00000000”

8、状态，状态，与与CP无关。无关。 2)2)同步预置：当同步预置：当C=1=1，LD=0=0，在在CP上升沿时上升沿时，输出，输出 端反映输入数据的状态。端反映输入数据的状态。 3)3)保持：当保持：当R= =LD=1=1时，时，CTP或或CTT有一个无效，各有一个无效，各 触发器均处于保持状态。触发器均处于保持状态。 4)计数：当计数：当LD = R = CPT= CTT =1时，按时，按二进制自然二进制自然 码码计数。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作用后，输出作用后，输出 恢

9、复到恢复到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74161 内部由四个主从内部由四个主从JK触触 发器和控制电路构成。发器和控制电路构成。 逻辑符号逻辑符号 符号输入中符号输入中R端有效，在端有效，在 此输入为低电平时，输出为此输入为低电平时，输出为0， 称之为异步清零。端子输入称之为异步清零。端子输入 端用端用R说明。说明。 CO R LD CTT CTP CP Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3 符号中符号中LD端为有效时，此端引端为有效时，此端引 入线为低时，且时钟入线为低时，且时钟CP上升沿时，将上升沿时，将 输入端数字送到

10、输出端。同步预置。输入端数字送到输出端。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。 当当CP上升沿上升沿, 并且并且CTT和和CTP 有效时，计数器加有效时，计数器加1计数。计数。 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。 当当Q3 Q2 Q1 Q0=1111 时，且时，且 CTT等于等于1时时, 控制输出端控制输出端CO输出输出 有效高电平。有效高电平。 CO 74161 R LD CTT CTP CP Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3 CO （三）四位二进制同

11、步计数器（三）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 CPRLDCTPCTTD3 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R =

12、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。 CO R LD CTT CTP CP Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3 CO 74163 R LD CTT CTP CP Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3 CO 比较四位二进制同步计数器比较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 异步清零异步清零 同步清零同步清零 时序逻辑电路时序逻辑电路 练习题练习题 1:1: 1.用软件用软件(画原理图和波形仿真画原理图和波形仿真)比

13、较比较 分析对比分析对比74161和和74163的功能差异的功能差异, 并画出状态转移图？并画出状态转移图？ 时序逻辑电路时序逻辑电路 四位二进制同步计数器四位二进制同步计数器 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 计数器分类计数器分类 3和和G3相关联。相关联。 D A:数据输入，从高位数据输入，从高位 低位。低位。 QD QA :数据输出，数据输出， 从高从高 位位低位。低位。 1. 逻辑符号逻辑符号 四位二进制可逆计数器四位二进制可逆计数器74193 R=1时时，高电平有效，高电平有效， 输出清零。输出清零。 只要只要DN为高电平有效，为高电平有效，

14、 UP上升沿到时，加上升沿到时，加1计数。计数。 反之，反之， 只要只要UP 高电平有效，高电平有效， DN上升沿到时，减上升沿到时，减1计数。计数。 即双时钟输入。即双时钟输入。 LD当低电平时，数据从当低电平时，数据从 输入到输出，且异输入到输出，且异步预置。步预置。 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 CO=0 DCBA QQQQDNQCB BO=0 74LS193 R CPU QCC LD A B C D CO R LD UP DN QA QB QC QD A B

15、C D CPD BO QCB QA QB QC QD 74193功能表功能表 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 UPDN RLDA B C D 输输 出出 四位二进制可逆计数器四位二进制可逆计数器74193 时序逻辑电路时序逻辑电路 练习题练习题 2:2: 2.用软件用软件(画原理图和波形仿真画原理图和波形仿真) 分析分析 74193的功能的功能,画出状态转移图？画出状态转移图？ 时序逻辑电路时序逻辑电路 四位二进制同步计数器四位二进制同步计数器 四位二进制

16、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 计数器分类计数器分类 时序逻辑电路时序逻辑电路 中规模集成十进制异步计数器的型号有中规模集成十进制异步计数器的型号有74290、 74176和和74196等，这些计数器的共同特点等，这些计数器的共同特点: 1) 每个集成电路内部有两组彼此独立的计数器，一组为 模2计数器，另一组为模5计数器; 2) 通过外电路，将这两组计数器相连，可构成模10计 数器，这类集成电路也称为二-五-十进制计数器。 中规模十进制异步计数器中规模十进制异步计数器 (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

17、5异步计异步计 数器。数器。 CPB 入入QD QB出出 1 . 逻辑符号逻辑符号 异步计数器异步计数器74290 QD 74LS290 R0（ （1） CPA R0(1) QA QB QC R0(2) S9(1) S9(2) CPB R0（ （2） S9（ （1） S9（ （2） QD QA QB QC CPA CPB S9（ （1）、 、S9（ （2）有效。 有效。 不管不管 R0（ （1）、 、R0（ （2）是否有效，数 是否有效，数 据输出端为据输出端为1001。 S9（ （1）、 、S9（ （2）有一个无效。 有一个无效。 R0（ （1）、 、R0（ （2）输入高电平， 输入高电平，

18、 数据输出端清零。数据输出端清零。 0 0 0 0 (3(3)计数：当计数：当R0（ （1）、）、R0（2）及 及 S9（ （1）、）、S9（2）有低电平时 有低电平时， 且当有且当有CP下降沿下降沿时，即可以时，即可以 实现计数。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 输输 入入 输输

19、出出 CP R0(1) R0(2) S9(1) S9(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 异步计数器异步计数器74290 时序逻辑电路时序逻辑电路 异步计数器异步计数器74290-基本功能基本功能 时序逻辑电路时序逻辑电路 异步计数器异步计数器74290-8421BCD 时序逻辑电路时序逻辑电路 练习题练习题 3:3: 3.画出画出742905421BCD十进制加法计十进制加法计 数器的原理图，并进行功能仿真，数器的原理图，并进行功能仿真， 得到功能表？得到功能表？ 时序逻辑电路时序逻辑电路 异步计数器异步计数器7429

20、0-5421BCD 时序逻辑电路时序逻辑电路 属二进制计数器的有属二进制计数器的有74LS293、74HC93、74LS197等，等， 它们均为它们均为4位计数器。这些计数器的共同特点是：位计数器。这些计数器的共同特点是： 1) 每个集成电路内部有两组彼此独立的计数器，一组 为模2计数器，另一组为模8计数器; 2) 通过外电路，将这两组计数器相连，可构成模16计 数器，这类集成电路也称为二-八-十六进制计数器。 中规模二进制异步计数器中规模二进制异步计数器 时序逻辑电路时序逻辑电路 1 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8 CT/LD Q2 D2 D0 Q0 CP1 地地 VCC CR Q3 D3 D1 Q1 CP0 Q0 Q1 Q2 Q3 CR CP1 D0 D1 D2 D3 CP0 CT/LD 集成二进制异步计数器集成二进制异步计数器74197、74LS197 计数计数/ /置数置数 异步清零异步清零0 CR