《电子技术基础（第二版）》-课件 课题七　计数器及其应用电路的装配与调试

计数器及其应用电路的装配与调试课题七431432任务1

计数、译码、显示电路的装配与调试任务2

十字路口交通灯控制电路的装配与调试任务1

计数、译码、显示电路的装配与调试433学习目标1.了解计数器的功能与分类。2.熟悉二—十进制编码、同步十进制计数器和异步十进制计数器。3.熟悉集成计数器和利用集成计数器构成

N

进制计数器的方法。4.能正确完成计数、译码、显示电路的装配与调试，并能独立排除调试过程中出现的故障。434任务引入计数、译码、显示电路是由计数器、译码器和显示器三部分电路组成的逻辑电路。如图所示为计数、译码、显示电路的原理图，其焊接装配实物图如图所示。435计数、译码、显示电路的原理图本任务的主要内容为：根据给定的技术指标，按照电路原理图装配并调试计数、译码、显示电路，同时独立解决调试过程中出现的故障。436计数、

译码、

显示电路的焊接装配实物图一、计数器的功能与分类1.计数器的功能计数器是由触发器和门电路组成的一种时序电路，其基本功能是计算输入脉冲的个数，还可以用于定时、分频、信号产生、逻辑控制等，是数字电路中不可缺少的逻辑部件。相关知识4372.计数器的分类（1）根据触发器状态分类根据计数器中各个触发器状态改变的先后次序不同，计数器可分为同步计数器和异步计数器两大类。（2）根据进位数制分类根据进位数制的不同，计数器可分为二进制计数器、十进制计数器和

N

进制（即任意进制）计数器。（3）根据数值的增减分类根据计数器中数值增减情况的不同，计数器可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器。438439二、十进制计数器1.二－十进制编码在数字电路中，十进制数是用二进制代码表示的。表示十进制数字0~9的二进制代码称为二—十进制码或BCD码。十进制数字0~9需用4位二进制代码表示，4位二进制代码共有16种状态，可用其中的任意10种状态表示十进制数字0~9。2.同步十进制计数器（1）同步十进制加法计数器1）电路组成按照十进制加法运算规律递增计数的计数器称为十进制加法计数器。十进制计数器每位有0~9十个数字，即每位应有10种状态，所以十进制计数器每位应由4个触发器构成。4402）工作原理开始计数前，假设4个触发器的初始状态为0000，即电路从0开始计数。由图可知，触发器F1

的同步输入信号

J1=K1=1（因为对应端子处于悬空状态），所以F1

工作在计数状态，每来一个计数脉冲，触发器的状态就改变一次。441同步十进制加法计数器当第二个计数脉冲到来时，F1

的输出状态由1翻转为0。当第二个计数脉冲到来时，触发器F3

、F4

保持输出为0不变。这样，第二个计数脉冲到来后，4个触发器的状态就由0001翻转成0010，计数器就记忆了两个输入计数脉冲。

如此进行下去，输入九个计数脉冲后，4个触发器的输出状态为1001。第十个计数脉冲到来后，触发器F2

、F3

、F4

的输出状态也都为0，即4个触发器的输出状态由1001翻转成0000，同时进位输出端

C

由1翻转成0，输出一个进位脉冲。442443同步十进制加法计数器的状态表同步十进制加法计数器的状态表见下表。444同步十进制加法计数器的状态表（2）同步十进制减法计数器1）电路组成按照十进制减法运算规律递减计数的计数器称为十进制减法计数器。图所示是由4个JK触发器和借位门组成的同步十进制减法计数器，CP

是计数脉冲，B

是向高位输出的借位信号。445同步十进制减法计数器2）工作原理同步十进制减法计数器电路的工作原理比较简单，分析方法与同步十进制加法计数器相同，读者可自行分析，电路的状态表见下表。446同步十进制减法计数器的状态表447同步十进制减法计数器的状态表3.异步十进制计数器（1）异步十进制加法计数器1）电路组成如图所示是由4个JK触发器和两个进位门组成的异步十进制加法计数器，CP

是计数脉冲，C

是向高位输出的进位信号。448异步十进制加法计数器4492）工作原理假设计数器从零开始计数，即

Q4=Q3=Q2=Q1=0，因此，

为1。计数器从0000起，到0111止，触发器F1

、F2

、F3

的同步输入信号

J=K=1，所以触发器F1

、F2

、F3

都工作在计数状态，每当满足时钟条件时，触发器状态就发生改变。计数器的状态恢复为0000，同时由进位端

C

向高一位输出一个下降沿进位脉冲，其状态表与同步十进制加法计数器相同。（2）异步十进制减法计数器1）电路组成如图所示是由4个JK触发器和两个借位门组成的异步十进制减法计数器，CP

是计数脉冲，B

是向高位输出的借位信号。450异步十进制减法计数器4512）工作原理异步十进制减法计数器工作原理的分析方法与异步十进制加法计数器相同，读者可自行分析。异步十进制减法计数器与异步十进制加法计数器的不同之处在于，异步十进制减法计数器的借位信号是从

端输出的，而异步十进制加法计数器的进位信号则是从

Q

端输出的。由以上分析可知，当需要接成多位异步十进制计数器时，只要将低位的进位或借位端接到高位的时钟控制端即可。452三、集成计数器1.同步十进制计数器74LS19274LS192计数器的引脚排列如图所示。74LS192是一个时钟脉冲上升沿触发的同步十进制可逆计数器。该计数器既可以进行加法计数，也可以进行减法计数。74LS192计数器的引脚排列453（1）74LS192计数器的功能表74LS192计数器的功能表见下表，其功能特点如下：74LS192计数器的功能表1）置0。2）预置数码。3）加法计数和减法计数。4）进位输出。5）借位输出。

454455（2）计数器的级联将多个74LS192计数器级联可以构成高位计数器。用两个74LS192计数器可以组成100进制计数器，如图所示，其工作原理如下：

两个74LS192计数器组成的100进制计数器4562.异步十进制计数器74LS29074LS290是二—五—十进制计数器，其逻辑电路如图所示，引脚排列如图所示。如下图中F0

构成二进制计数器，F1

、F2

、F3

构成异步五进制加法计数器。74LS290计数器逻辑电路45774LS290计数器的引脚排列458四、利用集成计数器构成的

N进制计数器N

进制计数器是指除二进制和十进制计数器以外的其他任意进制计数器。五进制计数器、二十进制计数器、三十进制计数器、六十进制计数器等都属于

N

进制计数器。N

进制计数器可利用已有的集成计数器并采用反馈归零法获得。这种方法是，当计数器计数到某一数值时，由电路产生复位脉冲，加到计数器各个触发器的异步清零端，使计数器复位。459利用十进制计数器74LS160并采用反馈归零法构成的六进制计数器如图所示。六进制计数器460其中，同步十进制加法计数器74LS160的功能表和引脚功能说明见下表。74LS160计数器的功能表和引脚功能说明任务2

十字路口交通灯控制电路的装配与调试461学习目标1.了解十字路口交通灯控制电路的工作原理。2.了解十字路口交通灯控制电路各组成部分的工作原理。3.能正确完成十字路口交通灯控制电路的装配与调试，并能独立排除调试过程中出现的故障。462任务引入有一个主干道和支干道的十字路口如图所示。红灯亮表示禁止通行，绿灯亮表示可以通行；绿灯即将变为红灯时，要求黄灯先亮5s。因主干道车辆多，所以允许通车时间较长，设为30s；支干道车辆较少，允许通车时间设为20s。主干道和支干道按规定时间交替通行，十字路口交通灯控制电路原理图如图所示。463十字路口464十字路口交通灯控制电路原理图本任务的主要内容为：根据给定的技术指标，按照原理图装配并调试十字路口交通灯控制电路，同时独立解决调试过程中出现的故障。一、十字路口交通灯控制电路的工作原理十字路口交通灯控制电路由时钟信号发生器、计数器、主控制器、译码驱动电路和信号灯组成，其自动控制原理框图如图所示。相关知识465十字路口交通灯控制电路自动控制原理框图1.时钟信号发生器时钟信号发生器的主要作用是产生稳定的秒脉冲（f=1Hz）信号，以确保整个电路装置同步工作和实现定时控制。2.计数器计数器的主要作用是按要求累计秒脉冲的数目，完成计时任务，并向主控制器发出相应的定时信号，以控制主、支干道通车时间。4663.主控制器主控制器的主要作用是根据计数器送来的信号，保持或改变电路的状态，以实现对主、支干道车辆运行状态的控制。4.译码驱动电路译码驱动电路的作用是根据主控制器所处的状态进行译码，再驱动相应的信号灯，指挥主、支干道车辆的通行。由于十字路口车辆运行情况有4种可能：主干道通行，支干道不通行；主干道停车，支干道不通行；主干道不通行，支干道通行；主干道不通行，支干道停车。所以，主控制器应有4种状态，分别设为

S1

、S2

、S3

、S4

。467二、30s、20s、5s计数器根据主干道和支干道通车时间以及黄灯切换时间的要求，十字路口交通灯控制电路分别需要30s、20s和5s计数器。这些计数器除需要秒脉冲作为时钟信号外，还应受主控制器的控制。30s、20s计数器由两个74LS290集成计数器组成，5s计数器由一个74LS290集成计数器组成，并以

f=1Hz的秒信号作为时钟信号。当时，控制门打开，计数器开始计数，电路原理图如图所示。

46846930s计数器电路原理图三、译码驱动电路主控制器的4种状态分别控制主、支干道红、黄、绿灯的亮与灭。令灯亮为1，灯灭为0，则十字路口交通灯译码驱动电路的真值表见下表。470十字路口交通灯译码驱动电路的真值表471十字路