实训任务6任意进制计数器设计

1、主主 编：徐超明编：徐超明 李李 珍珍副主编：姚华青副主编：姚华青 王平康王平康章青松章青松2022-3-2816.3 任意进制计数器设计 6.3.1 集成二进制计数器 6.3.2 集成二-十进制计数器 实训6-7：集成计数器的功能测试 6.3.3 任意进制（N进制）计数器的设计 实训6-8：任意进制计数器的设计 实训6-9：任意进制计数器的仿真测试2022-3-282二进制加法计数器二进制加法计数器74LS161（直接清零）、（直接清零）、16进制（进制（4位二进制）可逆计数器位二进制）可逆计数器74LS191、可预置二进制可逆计数器可预置二进制可逆计数器74LS169、双四位二进制同步加法

2、计数器双四位二进制同步加法计数器CC4520等。等。2022-3-283双四位二进制同步加法计数器双四位二进制同步加法计数器CC4520正常计数时正常计数时R接接“0”。CP、 EN为计数脉冲输入端，为计数脉冲输入端，CP（EN=1）上升沿加计数，）上升沿加计数，EN（CP=0）下降沿加计数。）下降沿加计数。其它输入的情况下，计数器不计数，保持原状态不变。其它输入的情况下，计数器不计数，保持原状态不变。 R为清零端，高电平有效，为清零端，高电平有效，即即R1时时Q1Q40。2022-3-284可预置二进制可逆计数器可预置二进制可逆计数器74LS169 为控制输入端，低电平有效。为控制输入端，低

3、电平有效。 EP、 ET 为加为加/减计数控制端，减计数控制端， =1时计数器进行加法计数；时计数器进行加法计数；=0时计数器进行减法计数。时计数器进行减法计数。 DU /DU /DU /是同步置数控制端，低电平有效，是同步置数控制端，低电平有效， LD 0时送入时送入CP后计数器后计数器QDQCQBQADDDCDBDA， 再送再送CP脉冲，计数器从脉冲，计数器从DDDCDBDA开始计数。开始计数。 LDC/B为动态进位输出端为动态进位输出端 2022-3-285同步十进制加法计数器同步十进制加法计数器74LS160（同步置数直接清零）（同步置数直接清零）同步十进制加法计数器同步十进制加法计数

4、器74LS162（同步清零）、（同步清零）、可预置十进制可逆计数器可预置十进制可逆计数器74LS168、二五十进制异步计数器二五十进制异步计数器74LS290、可预置十进制可逆计数器可预置十进制可逆计数器CC40192(双时钟双时钟)、双双BCD同步加法计数器同步加法计数器CC4518等等。等等。 2022-3-286同步十进制加法计数器同步十进制加法计数器74LS160 EP、ET计数控制端，高电平有效，即计数控制端，高电平有效，即EPET1时计数器正常时计数器正常计数，否则不计数；计数，否则不计数；CP计数脉冲输入端，上升沿计数；计数脉冲输入端，上升沿计数； 清零端，低电平有效，直接清零（

5、即清零不受清零端，低电平有效，直接清零（即清零不受CP的控制）的控制） DR置数控制端，低电平有效，即置数控制端，低电平有效，即 0时时QDQCQBQA=DCBA，使计数器可以从任何数值开始计数。使计数器可以从任何数值开始计数。Co为计数器的输出端，向为计数器的输出端，向高位计数器输出进位脉冲。高位计数器输出进位脉冲。 LDLD2022-3-287二五十进制异步计数器二五十进制异步计数器74LS290 R9(1)、R9(2)“置置9”输入端，高电平有效。当输入端，高电平有效。当R9(1)R9(2)1时，计数器时，计数器QDQCQBQA1001，即直接实现置，即直接实现置9功能；功能； R0(1

6、)、R0(2)“置置0”输入端，高电平有效。当输入端，高电平有效。当R0(1)R0(2)1，且，且R9(1)、R9(2)有一个为低电平时，计数器有一个为低电平时，计数器QDQCQBQA0000，即实现清零功能；，即实现清零功能； 正常计数器时正常计数器时R9(1)、R9(2)和和R0(1)、R0(2)二组均至少有一二组均至少有一端接低电平。端接低电平。 2022-3-288二进制计数器二进制计数器 五进制计数器五进制计数器 8421码十进制计数器码十进制计数器 下降沿触发下降沿触发 00000001001000110100010101000001010011100000011001111000

7、100100002022-3-2891）二）二-五五-十进制异步计数器十进制异步计数器74LS290功能测试功能测试 （1）置置“9”功能测试功能测试 14管脚接管脚接5V电源，电源，7管脚接地。管脚接地。将将R9(1)和和R9(2)接实验箱的逻辑电平接实验箱的逻辑电平开关，并置开关，并置“1”，其他端任意（可暂，其他端任意（可暂时悬空），观察数码管是否显示数字时悬空），观察数码管是否显示数字“9”。（2）清清“0” 功能测试功能测试令令R9(1)R9(2)=0，将，将R0 (1)和和R0(2)置为置为“1”，观察数码管是否显示数，观察数码管是否显示数字字“0”。2022-3-2810（4）五

8、分频（五进制计数）五分频（五进制计数）令令R0(1)R0(2)= R9(1)R9(2)=0，将，将电路的电路的CPB端接端接CP单脉冲，从单脉冲，从QD QC QB输出，将输出，将QD、QC、QB接发光二极管，接发光二极管，按动按动单脉冲按钮单脉冲按钮，观察计数过程。，观察计数过程。 （3）二分频（二进制计数）二分频（二进制计数）R0(1)R0(2)= R9(1)R9(2)=0，将电路，将电路的的CPA接接CP单脉冲，从单脉冲，从QA输出，将输出，将QA接发光二极管，按动单脉冲按钮，观察接发光二极管，按动单脉冲按钮，观察计数过程。计数过程。1）二）二-五五-十进制异步计数器十进制异步计数器74

9、LS290功能测试功能测试 2022-3-2811（5）十进制计数器）十进制计数器令令R0(1)R0(2)= R9(1)R9(2)=0，将，将QA与与CPB相连，将电路的相连，将电路的CPA端接端接CP单脉单脉冲，从冲，从QD 、QC、QB、QA输出，将输出，将QD、QC、QB、QA接发光二极管，接发光二极管，按动单脉按动单脉冲按钮，冲按钮，观察计数过程。观察计数过程。1）二）二-五五-十进制异步计数器十进制异步计数器74LS290功能测试功能测试 2022-3-281274LS290的功能表的功能表 1）二）二-五五-十进制异步计数器十进制异步计数器74LS290功能测试功能测试 2022-

10、3-2813（1）74LS160计数功能计数功能16管脚接管脚接5V电源，电源，8管脚接地。清零管脚接地。清零端端 先接地清零，然后接高电平，计先接地清零，然后接高电平，计数控制端数控制端EP、ET接接5V，置数控制端，置数控制端 接高电平（或悬空），将接高电平（或悬空），将QD、QC、QB、QA接发光二极管，接发光二极管，CP接接CP单脉冲，单脉冲，观察计数过程。观察计数过程。 DRLD2）同步十进制加法计数器）同步十进制加法计数器74LS160功能测试功能测试2022-3-2814（2）置数控制端）置数控制端 功能功能将将 悬空，其他端钮不变，置数控悬空，其他端钮不变，置数控制端制端 经非

11、门后接经非门后接Co端，即端，即 QDQCQBQA=1001时，时， Co 0，下一，下一个单脉冲时，个单脉冲时，QDQCQBQA=0011。由。由CLK送送CP单脉冲，观察计数过程。并单脉冲，观察计数过程。并判断为几进制计数器。判断为几进制计数器。 CLRLDLD2）同步十进制加法计数器）同步十进制加法计数器74LS160功能测试功能测试2022-3-28152）同步十进制加法计数器）同步十进制加法计数器74LS160功能测试功能测试2022-3-2816 在日常生活中，除了二进制、十进制计数规律以外在日常生活中，除了二进制、十进制计数规律以外，还有，还有12进制、进制、24进制、进制、60

12、进制等等计数规律。广义讲进制等等计数规律。广义讲除了二进制、十进制以外的计数器统称为除了二进制、十进制以外的计数器统称为任意进制任意进制计数计数器。器。 从集成电路产品的成本考虑，没有现成的任意进制从集成电路产品的成本考虑，没有现成的任意进制计数器产品。要实现任意进制计数器，可以用现有的集计数器产品。要实现任意进制计数器，可以用现有的集成计数器加以改造而得到。成计数器加以改造而得到。 构成构成N进制计数器的方法很多，这里仅介绍常用的进制计数器的方法很多，这里仅介绍常用的反馈法反馈法和和级联法级联法。2022-3-28171. 反馈法反馈法（1）反馈到）反馈到“置置0”端端实现任意进制计数。实现

13、任意进制计数。 对于具有对于具有“置置0”端的集成计数器，利用端的集成计数器，利用“置置0”端，端，让计数器跳过不需要（无效）的状态，实现任意进制计让计数器跳过不需要（无效）的状态，实现任意进制计数。数。 74LS160是十进制计数器，直接清零。要接成六进制，需要让是十进制计数器，直接清零。要接成六进制，需要让计数器计数器跳过跳过01101001这这4个无效状态，因此需要让计数器一旦出个无效状态，因此需要让计数器一旦出现现0110时，产生一个清零信号时，产生一个清零信号“0”，并送到，并送到 端，使计数器自端，使计数器自动清零，跳过动清零，跳过4个无效状态。个无效状态。DR由于由于74LS16

14、0是异步清零，所以是异步清零，所以0110不会稳定存在，从而实现不会稳定存在，从而实现6进制计数。进制计数。2022-3-28181. 反馈法反馈法（1）反馈到）反馈到“置置0”端端实现任意进制计数。实现任意进制计数。 对于具有对于具有“置置0”端的集成计数器，利用端的集成计数器，利用“置置0”端，端，让计数器跳过不需要（无效）的状态，实现任意进制计让计数器跳过不需要（无效）的状态，实现任意进制计数。数。 连接规律：将计数到连接规律：将计数到N时，时，恰为恰为“1”的输出端的输出端接到接到“与非与非”门门的输入端，的输入端，“与非与非”门的输出端接到清零端，可以实现任意（小于门的输出端接到清零

15、端，可以实现任意（小于集成块计数）长度的计数器。集成块计数）长度的计数器。由于由于74LS160是异步清零，所以是异步清零，所以0110不会稳定存在，从而实现不会稳定存在，从而实现6进制计数。进制计数。2022-3-28191. 反馈法反馈法（2）反馈到）反馈到“置数置数”端端实现任意进制计数实现任意进制计数 。 对于具有对于具有“置数置数”功能计数器，可以利用功能计数器，可以利用“置数置数”端，合理置入数据，跳过无效状态，实现任意进制端，合理置入数据，跳过无效状态，实现任意进制计数。计数。 当置数值当置数值DCBA为为0000时，译码输入应该为时，译码输入应该为6的前一个状态，即的前一个状态

16、，即QDQCQBQA=0101时产生置数脉冲时产生置数脉冲 0，下一个，下一个CP脉冲到来时，置入脉冲到来时，置入0000状态，跳过状态，跳过4个无效状态，实现个无效状态，实现6进制计数。进制计数。 74LS160为同步置数，为同步置数，即即 0送送CP脉冲后，脉冲后，计数器才有计数器才有QDQCQBQA=DCBA。LDLD2022-3-2820 1开始计数的六进制计数器开始计数的六进制计数器若置数值若置数值DCBA不为不为0000时，如图时，如图所示的连接也能实现所示的连接也能实现6进制计数。进制计数。1. 反馈法反馈法（2）反馈到）反馈到“置数置数”端端实现任意进制计数实现任意进制计数 。

17、2022-3-2821利用利用74LS290，通过反馈法实现不同进制的计数器。，通过反馈法实现不同进制的计数器。 六进制计数器六进制计数器 QC、QB反馈到置反馈到置0输入端输入端R0(1)、R0(2)，当计数器出现，当计数器出现0110状状态时，态时， R0(1)、R0(2)为高电平，计数器迅速复位到为高电平，计数器迅速复位到0000状态，与此状态，与此同时，同时，R0(1)、R0(2)又变为低电平，使其重新从又变为低电平，使其重新从0000状态开始计数。状态开始计数。 0110状态存在世界极短（通常只有状态存在世界极短（通常只有10ns左右），可认为实际出左右），可认为实际出现的记数状态只

18、有现的记数状态只有0000到到0101六种，故为六进制计数器。六种，故为六进制计数器。先接成先接成8421码十码十进制计数进制计数器；器；00000001001000110100010101101. 反馈法反馈法（2）反馈到）反馈到“置数置数”端端实现任意进制计数实现任意进制计数 。2022-3-2822七进制计数器七进制计数器1. 反馈法反馈法（2）反馈到）反馈到“置数置数”端端实现任意进制计数实现任意进制计数 。2022-3-28232. 级联法级联法 计数长度比较长（如计数长度比较长（如60进制），可以将多级计数器合理连接起进制），可以将多级计数器合理连接起来实现计数长度大于单片计数器计

19、数长度的任意进制计数器。来实现计数长度大于单片计数器计数长度的任意进制计数器。用两片用两片74LS160和附加的门电路和附加的门电路 0000-0101- (0110)六十进制六十进制同步 将第一片将第一片74LS160作为个位（十进制计数），将第二片作为个位（十进制计数），将第二片74LS160接接成成6进制计数器作为十位，个位的进位输出接到十位的进制计数器作为十位，个位的进位输出接到十位的EP、ET端。计端。计数脉冲从个位的数脉冲从个位的CP端送入，每送入端送入，每送入10个个CP脉冲，个位清零同时向十脉冲，个位清零同时向十位进位进1，EP、ET端为端为1，计一次数。当计到第，计一次数。当计到第60个脉冲后，整个计数个脉冲后，整个计数器清零，完成一轮循环计数。由十位的器清零，完成一轮循环计数。由十位的Co向更高位输出进位信号。向更高位输出进位信号。 2022-3-28242. 级联法级联法每片均接成每片均接成8421码十进制计数器，级联后采取反馈清零法。码十进制计数器，级联后采取反馈清零法。用两片用两片74LS290和附加的门电路和附加的门电路 0010 0100（24）反馈）反馈计数范围：计数范围：00