课题十六 二进制计数器

1、 n掌握二进制计数器的设计掌握二进制计数器的设计( (同步、异步同步、异步) ) 方法。方法。n熟练掌握集成二进制计数器的应用。熟练掌握集成二进制计数器的应用。构成：构成：1 1个触发器有个触发器有2 2个状态，可计个状态，可计2 2个二进制数个二进制数(0,1);(0,1); n n个触发器有个触发器有2 2n n个状态个状态, ,可计可计2 2n n个数个数(n(n位二进制数位二进制数) )。计数体制计数体制二进制二进制非二进制非二进制计数：计数：累计输入脉冲的个数。累计输入脉冲的个数。分类：分类：同步同步异步异步CP引入方式引入方式计数功能计数功能加计数加计数减计数减计数可逆计数可逆计数

2、构成方式构成方式JKJKD DRSRS分析设计方法：分析设计方法：(1)(1)分析计数状态表，找各触发器状态翻转的规律分析计数状态表，找各触发器状态翻转的规律; ;(2)(2)根据所用触发器确定电路连线。根据所用触发器确定电路连线。二进制计数器构成简单，规律二进制计数器构成简单，规律性强，用观察法。性强，用观察法。主主要用于分频、定时，低速计数等。要用于分频、定时，低速计数等。无统一无统一CPCP，输入时钟信号只作用于最低位触发器。，输入时钟信号只作用于最低位触发器。各触发器间串行连接，即状态更新逐级进行。速度各触发器间串行连接，即状态更新逐级进行。速度 慢，可能会出现毛刺。慢，可能会出现毛刺

3、。列计数状态表：列计数状态表：1. 加计数器的设计加计数器的设计分析：分析： F F2 2 计数翻转，计数翻转， CPCP2 2 QQ1 1(10)(10)， 用用TT触发器触发器清零清零 F F0 0 计数翻转，计数翻转， CPCP0 0计数输入计数输入cpcp， 用用TT触发器。触发器。 F F1 1 计数翻转，计数翻转， CPCP1 1 QQ0 0(10)(10)， 用用TT触发器。触发器。0 00 00 0规律：规律：D D触发器：触发器：CP CP 有效，有效，CPCPi i= = Q Qi-1i-1JKJK触发器：触发器：CP CP 有效有效，CPCPi i = = Q Qi-1i

4、-1低位触发器低位触发器: CP: CP入入CPCP0 0，计翻；，计翻；其余触发器：只在相邻低位其余触发器：只在相邻低位Q Q ( (由由10)10)，有，有CP,CP,计翻。计翻。由由JKJK触发器构触发器构成成TT触发器。触发器。由由D D触发器构触发器构成成TT触发器。触发器。电路电路D D触发器：触发器：CP CP 有效，有效，CPCPi i= = Q Qi-1i-1JKJK触发器：触发器：CP CP 有效有效，CPCPi i = = Q Qi-1i-1低位触发器低位触发器: CP: CP入入CPCP0 0，计翻；，计翻；余触发器：只在相邻低位余触发器：只在相邻低位Q Q ( (由由

5、10)10)，有，有CP,CP,计翻。计翻。异步二进制加法器工作波形异步二进制加法器工作波形C12345678Q0Q1Q2时序图时序图 从时序图可以看出，若计数输入脉冲频率为从时序图可以看出，若计数输入脉冲频率为 f f0 0，则则Q Q0 0、Q Q1 1、Q Q2 2端输出脉冲的频率依次为端输出脉冲的频率依次为f f0 0/2/2、f f0 0/4/4、f f0 0/8/8、，即为计数器的分频功能。、，即为计数器的分频功能。讨论讨论设置控制端设置控制端C C，如设，如设C C1 1时：加计数；时：加计数；(D:(D:CPCPi i= = Q Qi-1 i-1 ) ) C C0 0时：减计数

6、。时：减计数。(D:(D:CPCPi i= = Q Qi-1 i-1 ) )加选通门即可实现。加选通门即可实现。电路：电路：有统一的有统一的CPCP，状态更新与，状态更新与CPCP同步。共用同步。共用CPCP信号源，信号源， CPCP负载较重。负载较重。速度快，主要用于构成任意进制计数器、地址速度快，主要用于构成任意进制计数器、地址 计数器、脉冲发生器等。计数器、脉冲发生器等。 计数状态表计数状态表分析：分析：清零清零同步计数器同步计数器CPCP0 0 = CP = CP1 1 = CP= CP2 2 = = CPCP入入 F F0 0 计翻计翻, T, T触发器触发器,T,T0 0=1=1

7、F F1 1 计翻计翻, T, T触发器触发器,T,T1 1=Q=Q0 0 F F2 2 计翻计翻, T, T触发器触发器,T,T2 2=Q=Q1 1Q Q0 0T触发器触发器,T=0：保持；：保持；T=1：翻转：翻转0 0 0 0 0 0TKJQTDn:实实现现用用实实现现用用JKD多用多用JK JK 触发器。触发器。逻辑图：逻辑图：T T0 0=1=1，T T1 1=Q=Q0 0， T T2 2=Q=Q1 1Q Q0 0 ，用，用JKJK实现：实现：J JK KT TTKJQTDn:实实现现用用实实现现用用JKD多用多用JK JK 触发器。触发器。逻辑图：逻辑图：加控制端和选通门进行选择，

8、电路设计课下自行练习。加控制端和选通门进行选择，电路设计课下自行练习。012010QQTQT1T同理可得：同理可得：逻辑图逻辑图计数状态表：计数状态表：异步：异步：74LS19774LS197异异步步置置数数。异异步步清清零零， LDCr清清零零。异异步步清清零零，1 ,01010202RRRR74LS39374LS393清清零零。异异步步清清零零， 1 CrCr双双1616进制计数器进制计数器2 28 81616进制计数器进制计数器cpcpA A:2:2进制进制cp, cpcp, cpB B:8:8进制进制cpcp。7 7位：位：CC4024CC40241212位：位：CC4040CC404

9、01414位：位：CC4060CC4060清清零零。异异步步清清零零， 1 MrMr清清零零。异异步步清清零零， 1 MrMr4 4位：位：同步：同步：异清异清(Cr)(Cr)、同置、同置(LD),(LD),使能使能E ET TE EP,P,进位进位C Co o=E=ET TQ Q3 3Q Q2 2Q Q1 1Q Q0 0同清同清(Cr)(Cr)、同置、同置(LD),(LD),使能使能E ET TE EP,P,进位进位C Co o=E=ET TQ Q3 3Q Q2 2Q Q1 1Q Q0 074LS191(1674LS191(16，可逆，可逆) )无清、异置无清、异置(LD)(LD)、 控制端

10、控制端D/U (=1D/U (=1减、减、=0=0加加) ) 74LS193(1674LS193(16，双时钟，双时钟) ) 异清异清(Cr)(Cr)、异置、异置(LD) (LD) 、 时钟时钟CPCPU U=, CP=, CPD D =1:=1:加加 CPCPU U=1 , CP=1 , CPD D =:=:减减74LS169(1674LS169(16可逆可逆) )无清、同置无清、同置(LD) (LD) 、 控制端控制端D/U (=1D/U (=1减、减、=0=0加加) ) 使能使能 S S1 1S S0 0:S:S1 1+S+S0 0=0,=0,计数计数同步清同步清0/0/置数，在满足清置

11、数，在满足清0/0/置数条件后，置数条件后，需等下一个需等下一个cpcp到来后才执行清到来后才执行清0/0/置数。置数。1. 74293 4级级JK触发器（异步触发器（异步4位二进制计数器）位二进制计数器）JKJK触发器：触发器：CP CP 有效有效，CPCPi i = = Q Qi-1i-1低位触发器低位触发器: CP: CP入入CPCP0 0，计翻；，计翻；余触发器：只在相邻低位余触发器：只在相邻低位Q Q ( (由由10)10)，有，有CP,CP,计翻。计翻。Q Q3 3Q Q0 0Q Q1 1Q Q2 2可组成可组成2-8-162-8-16进制计数器进制计数器1 11 11 11 1功

12、能表功能表符号符号CP连接连接CPCPA ACPCP入入 ，二进制，二进制，Q Q0 0输出输出CPCPB B CPCP入入，八进制，八进制，Q Q3 3Q Q2 2Q Q1 1输出输出CPCPA ACPCP入入，且，且CPCPB B Q Q0 0 ，十六进制，十六进制，Q Q3 3Q Q2 2Q Q1 1Q Q0 0输出。输出。1616进制连接进制连接CPCP入入8 8进制进制2 2进制进制Q Q3 3Q Q0 0Q Q1 1Q Q2 274161功能表：功能表：P153输入输入Cr 清清零零LD 置置数数PT E E能能使使 据据数数 输出输出cp 时时钟钟 3210DDDD 3210QQ

13、QQ0 01 11 11 11 10 01 11 11 1 1 11 10 10 1 0 0 D0D0 D1D1 D2D2 D3D30 0 0 00 0 0 0D0D0 D1D1 D2D2 D3D3计数计数保持，保持，C C0 00 0保持保持C Co o=E=ET TQ Q3 3Q Q2 2Q Q1 1Q Q0 0同步置数同步置数12345671615141312111089GNDCCCrCPDQQQQLDCrCPDSQQQQSLD12EPET0123C0DDDDDD001112223330C0V74163功能表：功能表：输入输入Cr 清清零零LD 置置数数PT E E能能使使 据据数数 输

14、出输出cp 时时钟钟 3210DDDD 3210QQQQ0 01 11 11 11 10 01 11 11 1 1 11 10 10 1 0 0 D0D0 D1D1 D2D2 D3D30 0 0 00 0 0 0D0D0 D1D1 D2D2 D3D3计数计数保持，保持，C C0 00 0保持保持C Co o=E=ET TQ Q3 3Q Q2 2Q Q1 1Q Q0 0同步清零同步清零（与（与161161的唯一区别）的唯一区别）特点：特点：清零，清零，CrCr低有效低有效同步置数，同步置数，LDLD低有效。低有效。7416374163同步清零。同步清零。7416174161异步清零。异步清零。

15、2 2个使能端个使能端E ET T、E EP P均为均为1 1：计数。：计数。进位输出：进位输出：C CO O=E=ET TQ Q3 3Q Q2 2Q Q1 1Q Q0 0输入输入Cr 清清零零LD 置置数数PT E E能能使使 据据数数 输出输出cp 时时钟钟 3210DDDD 3210QQQQ0 01 11 11 11 10 01 11 11 1 1 11 10 10 1 0 0 D0D0 D1D1 D2D2 D3D30 0 0 00 0 0 0D0D0 D1D1 D2D2 D3D3计数计数保持，保持，C C0 00 0保持保持C Co o=E=ET TQ Q3 3Q Q2 2Q Q1 1Q Q0 0()()低位全低位全1 1，高位进位（加，高位进位（加1 1计数）计数）。级联原则：级联原则：当当Q Q3 3Q Q2 2Q Q1 1Q Q0 011111111时，时，CoCo1 11E1ET2T2E EP2P21 1