第15讲计数器.ppt

1、第15讲 计数器,15-1 概述,15-2 集成计数器,15-3 集成计数器构成任意进制计数器,2、计数器的分类,按脉冲输入方式，分为同步和异步计数器,按进位体制，分为二进制、十进制和任意进制计数器,按逻辑功能，分为加法、减法和可逆计数器,15-1 概 述,1、计数器的逻辑功能,计数器的基本功能是对输入时钟脉冲进行计数。它也可用于分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列及进行数字运算等等。,同步计数器,异步计数器,加计数器,减计数器,可逆计数器,加计数器,减计数器,可逆计数器,计数器的分类,15-2 集成计数器,同步计数器的特点：在同步计数器内部，各个触发器都受同一时钟脉冲输入计数脉冲的控制，因此，

2、它们状态的更新几乎是同时的，故被称为 “ 同步计数器 ”。,（一）同步二进制加法集成计数器74161,14.2.1 同步计数器,74LS161逻辑功能表,异步清零,保持原有状态不变,计数,在CP上升沿，进行同步4位二进制加法计数。,同步并行预置数据,0000,D3 D2 D1D0,CO=ETQ3Q2Q1Q0,(2)时序图,CO=ETQ3Q2Q1Q0,0000,0011,1011,0111,1111,0000,1000,0100,0100,0100,0100,0100,0011,输出方程：,（二）同步十进制加法集成计数器74160,同步十进制加法集成计数器74160的功能表同74161，只是其计

3、数进制为十进制,输出方程：,（三）十进制可逆集成计数器74LS192,逻辑符号,功能表,特点： 双时钟输入CP+ 、CP-，上升沿有效。 异步清0端Cr， 高电平有效。 异步预置控制端LD ，低电平有效。 进位输出OC、借位输出OB分开。,（） 二 - 五 - 十进制计数器 74LS90,A、结构和工作原理简介,15.2.2 异步计数器,异步计数器的特点：在异步计数器内部，有的触发器直接受输入计数脉冲控制，有的触发器则是把其它触发器的输出信号作为自己的时钟脉冲，因此各个触发器状态变换的时间先后不一，故被称为“ 异步计数器 ”。,74LS90 内部含有两个独立的 计数电路：一个是模 2 计数器(

4、CP0为其时钟，Q0为其输出端)，另一个是模 5 计数器(CP1为其时钟，Q3Q2Q1为其输出端)。,外部时钟CP是先送到CP0还 是先送到CP1，在Q3Q2Q1Q0这四个输出端会形成不同的码制。,情况一：计数时钟先进入CP0时的计数编码。,结论：上述连接方式形成 8421 码。,情况 二： 计数时钟先进入CP1时的计数编码。,结论：上述连接方式形成 5421 码。,1. 异步级联 用前一级计数器的输出作为后一级计数器的时钟信号。这种信号可以取自前一级的进位(或借位)输出，也可直接取自高位触发器的输出。 此时若后一级计数器有计数允许控制端，则应使它处于允许计数状态。下图是两片74LS90按异步

5、级联方式组成的 1010=100进制计数器。,15-3 集成计数器组成任意进制计数器,15.3.1 集成计数器的级联,74LS90的级联扩展,2. 同步级联 这种方式一般是把各计数器的CP端连在一起接统一的时钟脉冲，而低位计数器的进位输出送高位计数器的计数控制(使能)端。,集成计数器可以加适当反馈电路后构成任意进制计数器。 设计数器的最大计数值为N，若要得到一个模值为M(N)的计数器，则只要在N进制计数器的顺序计数过程中，设法使之跳过(N-M)个状态，只在M个状态中循环就可以了。通常MSI计数器都有清0、置数等多个控制端，因此实现模M计数器的基本方法有两种：,15.3.2 任意进制计数器的构成

6、方法,一种是清0法(或称复位法) 另一种是置数法(或称置位法)。,1. 异步清0法 异步清零法适用于具有异步清零端的集成计数器。,做法：计数器在S0SM-1共M个状态中工作，当计数器进入SM状态时，利用SM状态进行译码产生清0信号并反馈到异步清0端，使计数器立即返回S0状态。其示意图如下图中虚线所示。,由于SM状态只在极短的瞬间出现，通常称它为“过渡态”。,异步清零,例1 利用异步清零输入端,用74161构成九进制加计数器。,工作波形,状态图,2.同步置数法 同步预置数法适用于具有同步预置端的集成计数器。 置数法和清0法不同，由于置数操作可以在任意状态下进行，因此计数器不一定从全0状态S0开始

7、计数。它可以通过预置功能使计数器从某个预置状态Si开始计数，计满M个状态后产生置数信号，使计数器又进入预置状态Si，然后再重复上述过程，其示意图如下图所示。,由于同步置数，要等下一个CP到来时，才将预置数置入计数器，故无过度状态。,同步置零,例2 利用同步置数端,用74161构成九进制加计数器(1),工作波形,状态图,用反馈置数法构成九进制加法计数器(2),波形图：,该计数器的模为9。,如果要求实现的模值M超过单片计数器的计数范围时， 必须将多片计数器级联，才能实现模M计数器。常用的方法有两种： 将模M分解为M=M1M2Mn，用n片计数器分别组成模值为M1、M2、 、Mn的计数器，然后再将它们

8、异步级联组成模M计数器。 先将n片计数器级联组成最大计数值NM的计数器，然后采用整体清 0 或整体置数的方法实现模M计数器。,当MN时，需用多片N进制计数器组合实现,【例1】 试用 74161 实现模 60 计数器。 解： 因一片 74161 最大计数值为 16，故实现模 60 计数器必须用两片 74161。 大模分解法。 可将M分解为 60=610，用两片 74161 分别组成模 6、 模 10 计数器，然后级联组成模 60 计数器，逻辑电路如图所示。,例模 60 计数器逻辑图 大模分解法, 整体置数法: 先将两片74161 同步级联组成 N=162=256 的计数器，然后用整体置数法构成模

9、60计数器。下图为整体置0逻辑图， 计数范围为 059，当计到 59(00111011)时同步置0。,例模 60 计数器逻辑图 整体置 0 法,例2 用74160组成48进制计数器。,先将两芯片采用同步级联方式连接成100进制计数器， 然后再用异步清零法组成了48进制计数器。,解：因为N48，而74160为模10计数器，所以要用两片74160构成此计数器。,综上所述，采用异步清0法或同步置数法设计任意模值计数器都需要经过以下三个步骤： 选择模M计数器的计数范围，确定初态和末态； 确定产生清0或置数信号的译码状态，然后根据译码状态设计译码反馈电路； 画出模M计数器的逻辑电路。,例3： 74LS90构成BCD码六进制计数器。,方法：令 R0(1) = Q1， R0(2) = Q2,CP,0110 0000,R0(1)和R0(2)同时为 “1”， S9