计数器应用及

1、第六章（） 常用的时序逻辑模块电路 o 寄存器和移位寄存器 n 寄存器 n 移位寄存器 n 移位寄存器应用实例 o 计数器 n 计数器分类 n 1位计数器 n 异步计数器 n 同步计数器 o 时序电路综合应用 6.5.1 寄存器和移位寄存器 o 寄存器 o 移位寄存器 n 移位寄存器原理 n 移位寄存器74164 n 双向移位寄存器74194 o 移位寄存器应用实例 n 实例1并行串行数据转换 n 实例2串行并行数据转换 n 实例3构成扭环计数器 n 实例4构成脉冲分配器 n 实例5构成串行加法器 返回返回 1. 寄存器 寄存器： 寄存器用于存储一组二进制数。 一个触发器可以存储一位二进制数，

2、N个触发器组 成的寄存器可以存储N位二进制数。 常用的寄存器有74LS273 ( 8D触发器组成，有清零端)、 74LS397(四位)、74LS378(六位)、 74LS377(八位)等。 D触发器组成的4位寄存器 工作原理： 当时钟信号的上升沿到来时，D触发器的输入被锁存，寄存 器的输出就是输入数据 D（D3D2D1D0） 。 电路中，输入数据是由CP控制同时被锁存到触发器中，输 出也基本上是同时给出的，触发器的这种工作方式叫做并行输入、 并行输出方式。 D Q D Q D Q D Q CP Q3Q2Q1Q0 D3D2D1D0 返回返回 2. 移位寄存器 o 移位寄存器原理 o RS触发器组

3、成的移位寄存器 o 移位寄存器74164 o 双向移位寄存器74194 返回返回 移位寄存器原理 移位寄存器除了具有寄存器的功能外，还有移位 功能。即所存储的代码在时钟信号的作用下可实现左 移或右移。主要用于数据的串-并行转换，数据运算 （乘、除等）。常用的有74164、74194、CD4015等。 移位寄存器可由RS触发器、D触发器或JK触发器 组成。 RS触发器组成的移位寄存器 如果 S= R， 则： Qn+1 = S + SQn = S 这时的RS触发器相当于D触发器，S即是D。 并行输出 S R Q Q S R Q Q S CP R D Q Q 1 Q2 Q1 Q0 S R Q Q Q

4、3 已知RS触发器的表达式： Qn+1 = S + RQn SR = 0 图中，RS触发器相当于D触发器，时钟信号到来，触发器的状 态Q取决于D（S）。 串行输入数据在时钟信号CP的作用下，逐位输入。并且每来一 个时钟信号，输入及Q0Q1Q2Q3的状态就向前传递一次（右移）。 经过4个时钟信号作用后，4位串行数据被全部移入到寄存器中， 从Q3Q2Q1Q0可得到4位并行输出-串并转换。 再经过4个时钟作用，存储在Q3Q2Q1Q0中的数据又逐位从串行 输出端全部移出-并串转换。 RS触发器组成的移位寄存器工作原理 S R Q Q S R Q Q S CP R D Q Q 1 Q2 Q1 Q0 S

5、R Q Q Q3 RS触发器组成的移位寄存器状态转换表： 寄存器状态 CP 串行输入 Q0 Q1 Q2 Q3 串行输出 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 2 1 1 1 0 0 0 3 0 0 1 1 0 0 4 1 1 0 1 1 1 5 0 0 1 0 1 1 6 0 0 0 1 0 0 7 0 0 0 0 1 1 8 0 0 0 0 0 0 移位寄存器74164 A、B：串行数据输入端 Cr：异步清零端 CP：时钟端 S R Q Q Q S R Q Q S A R Q Q S R Q Q CP S R Q Q S R Q Q S R Q Q S R Q Q & A B

6、Q B QC QD QEQF QGQH 1 1 Cr 74164时序图时序图 CP Cr A B Q A Q B Q C Q D Q E Q F Q G Q H 双向移位寄存器74194 SL CP RS S S DD10 30 RS S S DD10 30 RS S S DD10 30 SR 03 01DDSS Q0Q1Q2Q3 D0D1D2D3 1 S1 S0 Q0Q1Q2Q3 FF0FF1FF2FF3 Cr F0F1F2F3 DSR D 1111 1 111 双向移位寄存器74194功能 S0=F0= S1 S0 Q0+ S1 S0 DSR+ S1 S0 Q1+S1 S0 D0 电路由四

7、个RS触发器、四个4-1MUX和一些门电路组成。 DIL：左移输入 DIR：右移输入 S1S0：功能选择 Cr：清零 CP：时钟，上升沿触发 D0D1D2D3：并行输入 Q0Q1Q2Q3：并行输出 Q0：左移位输出 Q3：右移位输出 S1=F1= S1 S0 Q1+ S1 S0 Q0 + S1 S0 Q2+S1 S0 D1 S2=F2= S1 S0 Q2+ S1 S0 Q1 + S1 S0 Q3+S1 S0 D2 S3=F3= S1 S0 Q3+ S1 S0 Q2 + S1 S0 DSL+S1 S0 D3 根据电路可列出四个触发器输入S的表达式如下： 双向移位寄存器74194功能表： 输入 输

8、出 时 钟 复 位 控制 串入 并入 CP Cr S1S0 DSL DSR D0D1D2D3 Q0Q1Q2Q3 功能 X 0 X X X X X X X X 0 0 0 0 清零 1 1 1 X X D0D1D2D3 D0D1D2D3 置数 1 1 0 D X X X X X Q1Q2Q3 D 左移 1 0 1 X D X X X X D Q0Q1Q2 右移 1 0 0 X X X X X X Q0Q1Q2Q3 保持 双向移位寄存器74194功能扩展 用2片74194扩展成的一个8位双向移位寄存器： 74194（1） CP 74194（2） CP D CP Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 Q

9、0 Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Cr SR DSRDSR DSL DSLDSLS0S1 S0S1 S0S1D0D1D2D3 D0D1D2D3 D0D1D2D3 D4D5D6D7 CrCr 返回返回 3. 移位寄存器应用实例 o 实例1并行串行数据转换 o 实例2串行并行数据转换 o 实例3构成扭环计数器 o 实例4构成脉冲分配器 o 实例5构成串行加法器 返回返回 实例1并行串行数据转换 74194(1) CP 74194(2) CP 10D DDDDD CP 12 3 4 56 & & 1 1 启动 串行输出 Cr CrCr Q 0

10、 Q 1 Q 2 Q 3 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 D SR D SL S 1S0D0D1D2D3 D SR D SL S 1S0D0D1D2D3 D 0 实例实例2串行并行数据转换 寄存器寄存器 1 CP 1 11 1 1 0 1 寄存器寄存器 1 1 74194(1) CP Cr Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 DSRDSLS1S0D0D1D2D3 74194(2) CP Cr Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 DSRDSLS1S0D4D5D6D7 Cr 串行输入串行输入 实例实例3构成扭环计数器 QA QB QC QD

11、QE QF QG QH A B CP 1 1 & & & 1 74164 CP f1 f2 f3 Cr Cr 扭环计数器状态表扭环计数器状态表 时钟 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 QH 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 QG 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 QF 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 QE 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 QD 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 QC 0 0

12、 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 QB 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 QA 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 f1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 f2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 f3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 实例实例4构成脉冲分配器 CD4015功能表 CP D Cr Q0 Q1 Q2 Q3 X X 1 0 0 0 0 0,1, X 0 Q0 n Q1 n Q2 n Q3 n d 0 d Q0 n

13、 Q1 n Q2 n CD4015构成脉冲分配器 C P Q0 Q1 Q2 Q3 CP Q0 Q1 Q2 Q3 C P Q0 Q1 Q2 Q3 CP Q0 Q1 Q2 Q3 1 CD4015 CP D Cr Q0 Q1 Q2 Q3 Q0Q1Q2Q3 Cr & C D4015 C P D C r Q0 Q1 Q2 Q3 Q0Q1Q2Q3 Cr 实例实例5构成串行加法器 D CP Q 全加器 n位移位 寄存器(1) n位移位 寄存器(2) n位移位 寄存器(3) n n n X Y Z LD Cr C x y i-1 i i Ci si Cr C p 6.5.2 计数器计数器 返回返回 计数器分类

14、计数器分类 一位计数器一位计数器 二进制计数器二进制计数器 十进制计数器十进制计数器 集成计数器集成计数器 计数器应用计数器应用 1. 计数器分类 计数器的基本功能是记录某些输入信号的次数 按时序：同步计数器-时钟信号到来时触发器状态同时翻转。 异步计数器-触发器状态不同时翻转。 计数器种类很多，可分为如下几类： 按计数数值增减：加计数器-随计数脉冲做递加计数。 减计数器-随计数脉冲做递减计数。 可逆计数器 按数字的编码方式：二进制码计数器 BCD码(二-十进制)计数器 按计数容量(模)： 十二进制计数器 六十进制计数器 2. 1位计数器 用JK触发器组成的一位计数器： J=K=1 用D触发器

15、组成的一位计数器： D=Q D CP Q Q 输出 借位 进位 J K CP Q Q 输出 1 借位 进位 1位计数器分析 按照二进制加法规则，如果触发器状态已经为1，则再 有时钟信号到来时，状态应回0，并向高位送出进位信号 （以使下一个触发器状态翻转）。所以，由上升沿触发的触 发器构成一位计数器其进位信号是 Q，而由下降沿触发的触 发器构成一位计数器其进位信号是Q。 同理可标出借位信号。 返回返回 3. 二进制计数器 o 异步二进制计数器 o 同步二进制计数器 返回返回 (1) 异步二进制计数器 同理，对于上述D触发器，如果把 Q 作为下一个触发器的时 钟信号，构成减计数器；把 Q 作为下一

16、个触发器的时钟信号，构 成加计数器。 如果把上述JK触发器的输入J和K都接高电位，可构成一位计数 器，并且Q是进位输出， Q 是借位输出。如果把 Q 作为下一个触发 器的时钟信号，则可构成多位二进制加计数器，如果把 Q 作为下一 个触发器的时钟信号，则可构成多位二进制减计数器。 一个触发器可作为一位二进制计数器，则适当连接N个触发器可 构成N位二进制计数器。 用JK触发器组成的异步二进制加计数器 电路中，每一个JK触发器都接成一位计数器，低位触发器的输 出Q作为下一个触发器的时钟信号（下降沿触发）。 CP0=CPCP1=Q0CP2=Q1CP3=Q2 J0=K0=1J1=K1=1J2=K2=1J

17、3=K3=1 Q3Q2Q1Q0：计数输出 Q3 ： 进位输出 Rd ： 异步复位 1111 CP 进位 Q3 Q3 Q3 J3 K3 CP3 Q2 Q2 Q2 J2 K2 CP2 Q1 Q1 Q1 J1 K1 CP1 Q0 Q0 Q0 J0 K0 CP0 Rd 四位二进制加计数器状态转换表 状态转换表： CP 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Q3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 Q2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 Q1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 Q

18、0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 四位二进制加计数器时序图 Q0的周期是CP的2倍，Q0叫2分频输出端。 Q1的周期是CP的4倍，Q1叫4分频输出端。 Q2的周期是CP的8倍，Q2叫8分频输出端。 Q3的周期是CP的16倍，Q3叫16分频输出端。 CP Q3 Q2 Q1 Q0 由JK触发器组成的二进制减计数器 1111 Q CP 借位 3 Q2Q1Q0 Q3Q2Q1Q0 Q3Q2Q1Q0 J3 K3 CP3 J2 K2 CP2 J1 K1 CP1 J0 K0 CP0 Rd 进位 状态转换表： CP 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

19、 14 15 Q3 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 Q2 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 Q1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 Q0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 D触发器组成的异步二进制计数器 由D触发器组成的减计数器： CP 进位 Q3Q2Q1Q0 Q3 Q3 D3Q2 Q2 D2Q1 Q1 D1Q0 Q0 D0 由D触发器组成的加计数器： CP 借位 Q3 Q3 Q3 D3 Q2 Q2 Q2 D2 Q1 Q1 Q1 D1 Q0 Q0 Q0 D0 (2) 同步二

20、进制加计数器原理 如果用T触发器构成同步计数器，则第i位触发器的输入T表达 式应为：Ti=Qi-1Qi-2 Q1Q0 i=1，2， n-1 而最低位每计入一个脉冲状态翻转一次。 所以一个同步4位二进制加计数器每个T触发器的输入表达式为： T0=1即J0=K0=1 T1=Q0 即J1=K1=Q0 T2=Q1Q0 即J2=K2= Q1Q0 T3=Q2Q1Q0即J3=K3=Q2Q1Q0 在n位二进制加法中，如果第i位以前各位都为1，则低位再 计入1（有脉冲到来）时，第I位状态翻转。 同步二进制加计数器原理图 时钟信号到来时，Q3 Q2 Q1 Q0 随T3 T2 T1 T0 翻转。 QQQ 2 Q Q

21、 JK Q JKKJ Q CP KJ Q & C 10 0 123 3 1 0 01 1 2233 & 同步二进制加计数器状态转换表 计 数 顺 序 Q3 Q2 Q1 Q0 T3 T2 T1 T0 0 0000 0001 1 0001 0011 2 0010 0001 3 0011 0111 4 0100 0001 5 0101 0011 6 0110 0001 7 0111 1111 8 1000 0001 9 1001 0011 10 1010 0001 11 1011 0111 12 1100 0001 13 1101 0011 14 1110 0001 15 1111 1111 同步二

22、进制减计数器原理 在n位二进制减法中，如果第i位以前各位都为0，则低位再计入 1（有脉冲到来）时，第i位状态翻转。 如果用T触发器构成同步计数器，则第i位触发器的输入T表达 式应为： Ti=Qi-1Qi-2 Q1 Q0 i=1，2， n-1 最低位每计入一个脉冲状态翻转一次。 所以一个4位二进制减计数器每个T触发器的输入表达式为： T0=1 即J0=K0=1 T1= Q0 即J1=K1= Q0 T2= Q1Q0 即J2=K2= Q1 Q0 T3= Q2Q1Q0 即J3=K3=Q2 Q1 Q0 同步二进制减计数器原理电路： 时钟信号到来时，Q3 Q2 Q1 Q0 随T3 T2 T1 T0 翻转。

23、 QQQ 2 Q Q JK Q JKKJ Q CP KJ Q & C10 0 123 3 1 0 01 1 2233 & 4. 同步十进制加计数器原理 原理电 路 QQQ 2 Q K F J Q CP C 10 0 3 1 & & 1 K F J Q 0 K F J Q 0 K F J Q 0 电路驱动方程： J0=K0=1 J1=K1= Q0 Q3 J2=K2=Q0Q1 J3=K3=Q0Q1Q2+Q0Q3 状态方程： Q0n+1= Q0 Q1n+1 = Q0 Q3 Q1 + Q0Q3Q1 Q2n+1 = Q0Q1 Q2 + Q0Q1Q2 Q3n+1 = (Q0Q1Q2 + Q0Q3)Q3+(

24、Q0Q1Q2+Q0Q3)Q3 CP Q3Q2Q1Q0 数 CP Q3Q2Q1Q0 数 0 0000 0 0 1010 10 1 0001 1 1 1011 11 2 0010 2 2 0110 6 3 0011 3 0 1100 12 4 0100 4 1 1101 13 5 0101 5 2 0100 4 6 0110 6 0 1110 14 7 0111 7 1 1111 15 8 1000 8 2 0010 2 9 1001 9 10 0000 0 同步十进制加计数器状态转换表 同步十进制减计数器 J0=K0=1 J1 = K1 = Q0 ( Q1 Q2Q3) J2= K2= Q0 Q1

25、 (Q1 Q2Q3) J3= K3 = Q0 Q1 Q2 QQQ2Q Q JK Q JKKJ Q CP KJ Q & C10 0 1 2 3 3 1 0 01 1 2233 & & & 5. 集成计数器 集成异步十进制计数器7490 集成同步二进制加计数器74161 同步二进制加/减计数器74191 双时钟同步二进制可逆计数器74193 (1) 集成异步十进制计数器7490 以CPa为计数脉冲，Q0为输出，得到一位二进制计数器； 以CPb为计数脉冲，Q3Q2Q1为输出，得到5进制计数器，计数状态 为（Q3Q2Q1）：000 001 010 011 100 J K CP Q Q J K CP Q

26、 Q J K CP Q Q J K Q Q & S S CP CP 1 2 a b 0 0 0 0 1 1 1 1 2 22 2 210 3 3 3 3 QQQQ 0123 Sd Rd CP 3 & R R 1 2 7490的两种接法 CP0 Q3 Q2 Q1 Q0 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 CPb与Q0相连构成 8421BCD码 CP1 Q0 Q3 Q2 Q1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 0

27、3 0 0 1 1 4 0 1 0 0 5 1 0 0 0 6 1 0 0 1 7 1 0 1 0 8 1 0 1 1 9 1 1 0 0 CPa与Q3相连构成 5421BCD码 (2)集成同步二进制加计数器74161 Q3 Q2Q1 Q0 ：计数输出 C：进位输出 LD：置数信号（同步） D3 D2D1 D0 ：置数输入 Rd：异步复位信号 S1S2：功能选择信号 CP：计数脉冲输入端 符号： CP 74161 LD C Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 C D 0D1 D 2D3 RdS1S2 功能表： （74160功能 表与此相同） CP Rd S1 S2

28、LD 功功能能 C X 0 X X X 清零 0 X 1 0 1 1 保持 保持 X 1 X 0 1 保持 0 1 1 1 0 置数 1 1 1 1 计数 74161时序图 LD CP C 1 1 0 0 1 1 0 01 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 清零置数 计数保持 S1 S0 Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3 Rd 同步计数器扩展 D D CP 74161(1) Q QQ Q LDD D C 0123 0 12 3 CP 74161(2) LD C CP 74161(3) LD C CP LD S S R12

29、d D D Q QQ Q D D 0123 0 12 3S S R12 d D D Q QQ Q D D 0123 0 12 3S S R12 d Rd (3) 同步二进制加/减计数器74191 单时钟同步二进制加/减计数器74191： D0D1D2D3：并行数据输入； Q0Q1Q2Q3：计数输出； D/U：加/减控制信号(down/up) ； LD：置数信号（异步）； EN：计数使能信号； RCO：行波时钟输出。加计数值最 大(1111)或减计数值最小(0000)时 输出低电位，否则输出高电位； MAX/MIN：加计数值最大(1111)或 减计数值最小(0000)时输出高电位， 否则输出低电

30、位。 CP 74191 /MIN D/ULDEN RCOMAX Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 D 0D1D2D3 CPLDEND/U功能 100加计数 101减计数 X0XX置数 X11X保持 74191时序图 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 EN D/U MAX/MIN RCO 置数 加计数禁止减计数 CP LD Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3 7419

31、1扩展成8位可逆计数器 D DD/UE N C P 74191 QQQ Q D D R C O L D 0123 0 12 3 D DD/UE N C P 74191 QQQ Q D D R C O L D 0123 0 12 3 C P D/U E N L D 异步扩展 CP D/U EN LD D DD/U EN CP 74191 Q Q Q Q D D RCO LD 0123 0 12 3 D DD/U EN CP 74191 Q Q Q Q D D RCO LD 0123 0 12 3 同步扩展 74191扩展成8位加-减-加计数器 CP EN LD CP D Q Q D DD/U E

32、N CP 74191 Q Q Q Q D D RCO LD 0123 0 12 3 D DD/U EN CP 74191 Q Q Q Q D D RCO LD 0123 0 12 3 (4)双时钟同步二进制可逆计数器74193 CP+：加计数时钟 CP-：减计数时钟 Rd：复位，高有效（异步） OC：进位输出 OB：借位输出 LD：置数信号 D0D1D2D3：并行输入数据 Q0Q1Q2Q3：输出 CP+ CP- Rd LD 功 能 1 0 1 加 计 数 1 0 1 减 计 数 X X 1 X 复 位 X X 0 0 置 数 符号： 74193 LD Q0Q1Q2Q3OCOB CP+ CP-

33、Rd D0D1D2D3 74193时序图 LD 1 1 1 0 1 1 1 01 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 清零 置数 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 减计数 Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3 OC Rd CP+ CP- 加计数 OB 可逆计数器193异步扩展 74193(1) LD 74193(2) LD 进位输出 借位输出 CP+ CP- CP+ CP- RdRd Q0Q1Q2Q3 D0D1D2D3D0D1D2D3 Q0Q1Q2Q3 OC OB OC OB 74193(3) LD

34、 CP+ CP- RdD0D1D2D3 Q0Q1Q2Q3 OC OB Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Q9Q10Q11 LDRdD0D1D2D3D4D5D6D7 D8D9D10D11 1 1 1 1 0 74193(1) LD CP+ CP- Rd Q0Q1Q2Q3 D 0D1D2D3 OC OB 74193(2) LD CP+ CP- Rd Q0Q1Q2Q3 D0D1D2D3 OC OB 1 1 74193(3) LD CP+ CP- Rd Q0Q1Q2Q 3 D0D1D2D3 OC OB 1 1 Q0Q1Q2Q3Q 4 Q5Q6Q7Q 8 Q9Q10Q11 D 0D1D2D3 D4D5

35、D6D7D 8D9D10D11 LDRd CP+ CP- 6.5.3 任意进制的计数器 如果已有N进制计数器，要得到一个M进制计数器，只要 NM，令N进制计数器在计数过程中，计满M个状态后，跳过剩 余N-M个状态，即可得到M进制计数器。 实现状态跳跃的方法一般有两种：复位法和置数（位）法。 从降低成本考虑，集成电路的成本必须有足够大的批量。目 前生产销售的定型集成电路中，仅有应用最多的4位二进制、十 进制、八位二进制等几种计数器。在需要其他进制计数器时，只 能用现有的计数器产品经过外电路连接得到。 复位法-利用计数器的复位端实现 异步复位法原理： 设原有的计数器是N进制的，共有S0SN-1个状

36、态。从S0开始计 数，接收M个计数脉冲后进入SM状态。如果这时候利用SM状态产生 一个复位信号将计数器复位（置成S0状态），即可跳过N-M个不需 要的状态。 由于这时的计数器在SM状态上停留时间非常短，可把SM看成是 暂态，其稳定的状态只有S0SM-1共M个。所以是一个M进制计数器。 复位法原理图 S0S1S2S3 SM-1SMSN-2 SN-1 同步复位 暂态暂态 异步复位 置数法-利用计数器的置数端实现 置数法与复位法不同，它是利用给计数器重复置入某个 数值的方法跳过（N-M）个不需要的状态，从而获得M 进制计数器的。置数操作可在任何状态下进行。 S0S1S2S3 SM-1SMSN-2 S

37、N-1 同步置数 暂态 异步置数 例例1 用用74LVC161构成九进制加计数器。构成九进制加计数器。 (1) 反馈清零法反馈清零法 CP CE T CE P CR P E T C D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 & C P 74LVC161 1 1 1 0010 0110 0000 0101 0100 0011 0001 1000 0111 1001 Q3Q2Q1Q0 (2) 反馈置数法反馈置数法 C P CET CEP CR PE TC D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 1 C P 74LVC161 1 1 1 0010 0110 0000 0101 0100

38、 0011 0001 1000 0111 Q3Q2Q1Q0 C P CE T CE P CR PE TC D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 1 C P 74LVC161 1 1 1 1 1 1 （1 1）工作原理）工作原理 1D Q0 DSI CP 1D 1D 1D Q1 Q2 Q3 Q3 Q 0 Q1 Q0 DSO FF0 FF1 FF2 FF3 置初态置初态Q3Q2Q1Q0=0001， 基本环形计数器基本环形计数器 0001 0010 0100 1000 Q3Q2Q1Q0 状态图状态图 3. 3. 环形计数器环形计数器 第一个第一个CP:Q3Q2Q1Q0=0010， 第二个第

39、二个CP:Q3Q2Q1Q0=0100， 第三个第三个CP:Q3Q2Q1Q0=1000， 第四个第四个CP:Q3Q2Q1Q0=0001， 第五个第五个CP:Q3Q2Q1Q0=0010， 1D Q0 CP 1D 1D 1D Q1 Q2 Q3 1D Q4 & a a、电路、电路 扭环形计数器扭环形计数器 b b、状态表、状态表 状态编号Q4Q3Q2Q1Q0 000000 100001 200011 300111 401111 511111 611110 711100 811000 910000 c c、状态图、状态图 00000 00001 00011 1 00111 10000 01111 111

40、11 11000 11110 11100 Q4Q3Q2Q1Q0 置初态置初态Q3Q2Q1Q0=0001， 实例27490构成6进制计数器 000000010010 010101101000 1001 复位 0011 0100 0111 根据复位法，利用0110状态产生复位信号R1，R2， 使状态返回到0000。 7490 CP 6进制进制 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 CP 1 CP0 R1R2S1S2 实例37490构成100进制计数器 Q3Q2Q1Q0：个位数的8421BCD码 Q7Q6Q5Q4：十位数的8421BCD码 个位数每计满10个脉冲，Q3输出一

41、个下降沿，使T4290（2）CP0有 效，Q7Q6Q5Q4加1。Q7Q6Q5Q4计满10个脉冲，整个计数器回零， 并从Q7端输出一个下降沿，可作为进位输出。 7490(1)7490(2) 计数 输入 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 CP 1 CP 0 R 1 R 2 S1S2 R 1 R 2 S1 S2 CP 1 CP 0 R 1 R 2 S1S2 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 进位 实例47490构成60进制计数器 先用7490构成100进制计数器，在100进制计数器的基础上用异步复 位法实现60进制。如图所示，计数到60时R

42、1、R2有效（高电位）， 使两片7490都复位。 计数器的稳定状态为：059，共60个。 计数 输入 0 7490(1) Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 CP 1 CP 0 R 1 R 2 S1S2 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 7490(2) Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 CP 1 CP 0 R 1 R 2 S1S2 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 实例5 试用74191(功能表P53)设计一12进制计数器，其计数顺序为： 1111，1110， 0101，0100 CP 74191 /MIN D/ULDEN RCOMAX Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 D

43、 0D1D2D3 CPLDEND/U功能 100加计数 101减计数 X0XX置数 X11X保持 单时钟同步二进制加/减计数器74191： 74191构成12进制计数器 D=1：减计数。计数器进入0011时使LD有效，立刻把1111置入计数 器中，0011是暂态，稳定状态为1111，1110， 0101，0100。 CP 0 1 & EN D/U CP LD 74191 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 D 0 D 1D2D3 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 返回返回 EN D/U CP LD 74191 CP 0 1 1 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 D 0 D 1D2D3 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 6.5.4 时序电路综合应用 o 应用实例1生产流程控制 o 应用实例2彩灯控制器 o 应用实例3可存储时间的秒表 o 应用实例4数字频率计 返回返回 应用实例1生产流程控制 应用实例1：某工厂生产由A（加料）、B（加热）、C（加 压）、D（