（中职）电子技术基础与技能（电子信息类）第11章课件

1、（中职）电子技术基础与技能（电子信息类）第11章ppt课件第11章 时序逻辑电路 11.2 计数器11.1 寄存器通过这一单元的学习，可以掌握的知识有：1了解寄存器的类型；2了解移位寄存器的应用；3. 理解掌握二进制、十进制等典型集成计数器的外特性及应用4理解任意进制计数器的实现。 学习内容11.1 寄存器（Register） 寄存器是用来保存二进制数据的，是计算机CPU（中央处理器）内部的基本部件，也应用在通信电路中，相对较少直接用于组装数字电路。寄存器存入数码的方式 有并行和串行两种。并行存取速度快，串行传送数据线少。寄存器按功能分有数码寄存器、移位寄存器。11.1.1 移位寄存器 移位寄

2、存器不但可以寄存数码，而且在移位脉冲作用下，寄存器中的数码可根据需要向左或向右移动1位。 （1）右移寄存器（D触发器组成的4位右移寄存器） 右移寄存器的结构特点：高位触发器的输出端接低位触发器的输入端。图11-1 4位右移寄存器 图11-2 移位寄存器工作原理11.1.2 典型的移位寄存器74LS194图11-3 74LS194外引脚图 74LS194是功能较强的4位双向移位通用寄存器。 表11-1 4位双向移位寄存器74LS194的功能表输 入输 出功 能 说 明清零控制时钟串行输入并行输入S1S0CPSLINSRIND3D2D1D0Q3Q2Q1Q000000异步置010Q3Q2Q1Q0保持

3、111d3d2d1d0d3d2d1D0并行送数SR、SL输入均无效10111Q3nQ2nQ1n右移10100Q3nQ2nQ1n1101Q2nQ1nQ0n1左移1100Q2nQ1nQ0n0100Q3nQ2nQ1nQ0n保持图11-4 数据串行传送波形与位时钟 数据串行传送中，相同的串行数据波形，具体代表的数据的位数、每位数据占据的时间、每一位数据数值对应的串行数据值的时刻都是由读取数据的时钟决定的。图11-5 74LS194 构成环形计数器 11.1.3 移位寄存器应用举例 计数器用以统计输入脉冲CP个数的电路。11.2 计数器 计数器的分类：（2）按计数器中触发器触发时刻，可分为同步计数器和异

4、步计数器。（1）根据构成计数器的触发器个数来分，有n个触发器称为n位二进制计数器。（3）按计数过程中计数方式是每输入一计数脉冲是“加1”还是“减1”来分，可分为加法、减法和可逆计数器。 （4）按模数（计数器一个循环的独立状态个数）划分，可分为2n进制计数器、非2n进制计数器，其中十进制计数器是最常用的非2n进制计数器。表11-2 常用的计数器集成电路芯片型号集成电路系列功能简述74LS160TTL可预置BCD异步清除计数器74LS161TTL可预制四位二进制异步清除计数器74LS162TTL可预置BCD同步清除计数器74LS163TTL可预制四位二进制同步清除计数器74LS190TTLBCD同

5、步加/减计数器74LS191TTL二进制同步可逆计数器74LS192TTL可预置BCD双时钟可逆计数器74LS193TTL可预置四位二进制双时钟可逆计数器74LS290TTL二/五分频十进制计数器74LS293TTL二/八分频四位二进制计数器CD4017CMOS十进制计数/分配器CD4020CMOS14级串行二进制计数/分频器CD4024CMOS7级二进制串行计数/分频器CD4040CMOS12级二进制串行计数/分频器CD4060CMOS14级二进制串行计数/分频器CD40102CMOS8位可预置同步BCD减法计数器CD40103CMOS8位可预置同步二进制减法计数器CD40160CMOS可预

6、置BCD加计数器CD40161CMOS可预置4位二进制加计数器CD40162CMOSBCD加法计数器CD40163CMOS4位二进制同步计数器CD40192CMOS可预置BCD加/减计数器(双时钟)CD40193CMOS可预置4位二进制加/减计数器11.2.1 十进制计数器十进制计数器是最常用的计数器之一。二-十进制的编码（BCD码）方式有多种，最常用的8421BCD码。 图11-6 十进制（8421BCD）加法计数器状态图图11-7是同步可逆十进制计数器192的外引脚排列图。192是可预置的双时钟8421BCD码十进制加/减（可逆）计数器（即既能执行递加，又能执行递减的计数器）。74LS19

7、2在TTL系列中有54/74192、54/74LS192、54/74F192等以及CMOS系列中的54/74HC192、54/74HCT192等。图11-7 74LS192外引脚图表11-3 同步十进制可逆计数器192功能表。加法时钟CPU减法时钟CPD允许预置 LD复位RD动 作110加 1计数110不计数110减1计数110不计数00异步预置数Q=D1异步清零Q=011.2.2 2n进制计数器 74LS161可预制4位二进制异步清除集成计数器，是具有预置、数据保持、同步置数、异步清零的4位二进制加法计数器。74LS161有TTL系列中的54/74161、54/74LS161和54/74F1

8、61以及CMOS系列中的54/74HC161、54/74HCT161等。 74LS161电路除了具有二进制加法计数功能外，还具有预置数、保持和异步置零等附加功能。图11-8 74LS161外引脚图74161具有以下功能：（1）异步清零（2）同步并行预置数清 零预 置使 能时 钟预置数据输入输 出工 作 模 式EPETCPD3D2D1D0Q3Q2Q1Q000000异步清零10d3d2d1d0d3d2d1d0同步置数110保持数据保持110保持数据保持1111计数加法计数表11-4 同步4位二进制计数器74LS161功能表 （3）计数 （4）保持 11.2.3 N进制计数器 N进制计数器是指N种状

9、态为一个计数循环周期的计数器。1.当MN时，则只需一片M进制计数器，利用把输出端状态反馈回清零端或用预置数来打断原循环规律来实现；2.当MM，且N不是M的倍数，则利用级联扩展取得高进制数后再利用反馈强制形成N进制。1Q2EPD2CPETQ计数脉冲DR1RCO0QQQ1DQLD7416123110D3D0QQ31【例11.1】用74LS161构成八进制计数器。100000000001001000110111011001000101210QQQQ3RD异步清零，出现过渡态。图11-9 用反馈清零法将74161接成八进制计数器（1）反馈清零法图11-10 用反馈置数法将74161接成八进制计数器（2

10、）反馈置数法2任意进制计数器的设计【例11.2】用74LS161构成8421BCD码表示的24进制计数器。解：因为N24，而74161为模16计数器，所以要用两片74161构成.(1)先将两芯片采用同步级联方式连接成100进制计数器。问题：161中16进制讲数器，而24进制对应于低位是10进制计数，即时，无法利用RCO端，进位信息如何传递？ (2)用异步清零法实现24进制计数器。利用置位端构成十进制1001即到9D时置数端有效，等下一个脉冲到来时把0000输入，即计数循环为10D0010，0100即计数到24D时马上强制清零，又从0开始，即计数循环为0D23D利用清零端实现24进制3Q2QET

11、CP0D1D2D3DRCO1Q0Q74161(1) 低位EPRDDLD13DD3DCPQQ00RCO74161(2) 高位L21ETQDQR2DEP11计数脉冲清零脉冲0132QQQQ4576QQQQ&G1G2G3图11-11 74161构成24进制计数器11.2.4 计数器应用举例 1. 测量脉冲信号的频率图11-12 测量脉冲频率的框图 图11-13 测量脉冲原理示意图 图11-14 获标准取样脉冲的方法2多次分频计数电路的运用 12位的计数器4040有Q0Q11位输出端，其分频值分别为20，21，22，211，输出端Q11Q10Q9Q8Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1在计数脉冲的控制下，可实

12、现二进制递加数从0000000000000000000001000000000101111111111100000000000的循环。图11-15 4040管脚图3组成脉冲分配器 图11-16 计数器构成脉冲分配器波形4数字测速系统 图11-17 数字测速系统示意图及其工作波形 本章回顾1时序逻辑电路通常可分为两大类：同步时序逻辑电路与异步时序电路。常见的时序逻辑电路有寄存器、计数器等。2寄存器用来存放二进制代码，按其功能可分为数码寄存器和移位寄存器。数码寄存器电路简单，只用来存放数码，具有接收数码、保持并清除原有数码等功能。一个多位数码寄存器可看作是多个触发器的并行使用。移位寄存器是一个同步

13、时序电路，具有存放数码功能且还有移位数码的功能，即在CP作用下，能将其存放的数码依次左移或右移。按存放数码的输入输出方式不同，移位寄存器有四种工作方式：串行输入/串行输出、串行输入/并行输出、并行输入/串行输出、并行输入/并行输出。3计数器的基本功能是对输入计数脉冲CP进行加法或减法计数，也可用于分频、定时、运算和自控等。二进制计数器是构成各种计数器的基础，应重点掌握；十进制计数器应用广泛，学习时应侧重理解8421BCD码计数器。4常用集成时序逻辑器件寄存器和计数器的产品很多，要正确使用这些器件，必须要学会借助有关器件手册和技术资料，弄清楚所用器件的逻辑功能、外接引脚功能以及逻辑关系。要了解和

14、记住一些常用信号名和作用，以方便使用。对于一些多功能的芯片，使用时一定要根据使用要求注意正确连接，否则就达不到使用要求。实验 秒计数器一、实验目的（1）熟悉集成计数器逻辑功能和各控制端作用。（2）掌握计数器使用方法。二、实验仪器及材料（1）74LS161 十进制同步计数器2片（2）74LS00四2输入与非门1片（3）GMS5101共阴极数码显示电路2片（4）4511 七段译码器 2片（5）4040 计数器 1片 （6）4060 带振荡的计数器 1片（7）32768Hz晶振 1块（8）电阻 1M/100K 各1（9）开关 2个三、实验内容及步骤图11-21 脉冲计数显示电路图四、实验报告1. 整理实验内容和各实验数据。2. 说明实验电路的工作原理。3画出用74LS192替代74LS161构成秒脉冲计数显示电路图，并分析其工作原理。五、想一想、做一做1用