第16讲计数器

1、第第16讲讲 计数器计数器一、计数器的分类一、计数器的分类 按进位模数分按进位模数分： 模模2计数器计数器 非模非模2计数器计数器 按计数脉冲输入方式分：按计数脉冲输入方式分： 同步计数器同步计数器 异步计数器异步计数器 按计数增减趋势分：按计数增减趋势分： 递增计数器递增计数器 递减计数器递减计数器 双向计数器双向计数器 按电路集成度分：按电路集成度分： 小规模集成计数器小规模集成计数器 中规模集成计数器中规模集成计数器二、同步计数器分析与设计二、同步计数器分析与设计 步骤与同步时序电路分析与设计相同步骤与同步时序电路分析与设计相同例：设计一个三位二进制同步递增计数器。例：设计一个三位二进制

2、同步递增计数器。状态表状态表000001001010010011011100100101101110110111111000111213nnnQQQnnnQQQ123状态图状态图00000101001110010111011113nQ00011110 00010 11101nQ2nQ1nnnnnnnnQQQQQQQQ323132113nnnnQQKQQJ213213,000001001010010011011100100101101110110111111000nnnQQQ123111213nnnQQQnnnnnnQQQQQQ321321nQ312nQ00011110 00101 10101n

3、Q2nQ1nnnnnQQQQQ212112nnQKQJ1212,000001001010010011011100100101101110110111111000nnnQQQ123111213nnnQQQnnnnQQQQ2121nQ311nQ00011110 01001 11001nQ2nQ1nnQQ1111, 111KJ000001001010010011011100100101101110110111111000nnnQQQ123111213nnnQQQnQ3111 KJ)2(1221nQQQQKJnnnnnnnn)2(11nJQKJnnnnn例：设计一个三位二进制同步递减计数器。例：设计一

4、个三位二进制同步递减计数器。状态表状态表000111111110110101101100100011011010010001001000111213nnnQQQnnnQQQ123000001010011100101110111状态图状态图13nQ00011110 01000 10111nQ2nQ1nnnnnnnnQQQQQQQQ323132113nnQQKJ2133nnnnnnQQQQQQ321321000111111110110101101100100011011010010001001000nnnQQQ123111213nnnQQQnQ312nQ00011110 01010 11010nQ

5、2nQ1nnnnnQQQQQ212112nQKJ122000111111110110101101100100011011010010001001000nnnQQQ123111213nnnQQQnQ311nQ00011110 01001 11001nQ2nQ1nnQQ111111 KJ000111111110110101101100100011011010010001001000nnnQQQ123111213nnnQQQnQ3nnQQKJ2133递增计数器：nnQQKJ2133递减计数器：nnnnQQMQMQKJ212133可逆计数器：M=1为递增，为递增，M=0为递减为递减三、异步计数器的分析

6、三、异步计数器的分析例：电路如图所示，分析其功能。例：电路如图所示，分析其功能。 激励方程激励方程 次态方程次态方程1,131KQJn1, 122KJ1,3123KQQJnnnnnQQQ1311CP下降沿有效下降沿有效nnQQ212Q1下降沿有效下降沿有效nnnnQQQQ31213CP下降沿有效下降沿有效 时钟方程时钟方程CP1=CPCP2=Q1CP3=CPnnnQQQ1311nnQQ212nnnnQQQQ31213CP1=CPCP2=Q1CP3=CPCP3CP2CP100000100101001001101110010000001010101100100111000nnnQQQ1231112

7、13nnnQQQ000001010011100101110111异步模异步模5递增计数器递增计数器异步五进制加法计数器异步五进制加法计数器具有自启动能力具有自启动能力四、集成计数器功能分析及其应用四、集成计数器功能分析及其应用1. 异步集成计数器异步集成计数器74LS90先2后525十进制计数器十进制计数器QD QC QB QA0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 1先先2后后5 输出输出8421BCD码码先5后252十进制计数器十进制计数器QA QD QC QB 0 0 0 00 0 0 10

8、 0 1 00 0 1 10 1 0 01 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 0先先5后后2 输出输出5421BCD码码 R0(1)、R0(2)全为高电平，全为高电平，S9(1)、S9(2)有低电平有低电平直接直接清零清零（输出为（输出为0000）异步清零异步清零 S9(1)、S9(2)全为高电平，全为高电平， R0(1)、R0(2)有低电平有低电平直接直接置置9异步异步 S9(1)、S9(2)及及 R0(1)、R0(2)输入输入 有低电平有低电平计数计数应用：应用：用用74LS90组成任意进制计数器组成任意进制计数器例：用例：用74LS90组成七进制计数器组成七

9、进制计数器 反馈归零法反馈归零法 利用利用R0(1)、R0(2)置置“0”功能，当计到一定数时，功能，当计到一定数时，强行使计数回到强行使计数回到00008421BCD码码QD QC QB QA0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 0（0 1 1 1） 过渡态过渡态5421BCD码码QA QD QC QB0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 01 0 0 01 0 0 1（1 0 1 0） 过渡态过渡态例：电路如图所示，例：电路如图所示，(1) 列出状态迁移关系；列出状态迁移关系；(2) 指指出进位模。出进

10、位模。QDQCQBQA00000001001000110100010101100111(1000)八进制八进制8421码码计数器计数器例：电路如图所示，例：电路如图所示，(1) 列出状态迁移关系；列出状态迁移关系；(2) 指指出进位模。出进位模。QAQDQCQB00000001001000110100100010011010(1100)九进制九进制5421码码计数器计数器1011例：用例：用74LS90组成一个组成一个83进制计数器。进制计数器。2. 同步式集成计数器同步式集成计数器74LS161 同步四位二进制计数器同步四位二进制计数器（可预置数）（可预置数） Cr：清零控制端（异：清零控制

11、端（异步清零）步清零） LD：预置端（同步预：预置端（同步预置）置） T、P：控制端：控制端 Oc：进位输出端：进位输出端输输 入入输输 出出CPCrLDPTABCDQAQBQCQD0 000010 ABCDABCD110 保持保持110 保持保持1111 计数计数 应用应用 功能扩展功能扩展 组成任意进制计数器组成任意进制计数器例：组成十二位二进制计数器。例：组成十二位二进制计数器。片之间异步连接片之间异步连接速度慢速度慢片之间同步连接片之间同步连接速度快速度快 组成任意进制计数器的方法组成任意进制计数器的方法 利用利用Cr组成组成反馈归零法反馈归零法电路，电路，Cr异步归零，异步归零，必须

12、考虑过渡态必须考虑过渡态 利用利用LD端组成端组成反馈预置反馈预置电路电路 以组成十进制计数器为例以组成十进制计数器为例QD QC QB QA0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 1（1 0 1 0）过渡态过渡态QD QC QB QA0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 1利用前十个状态利用前十个状态QD QC QB QA0 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0

13、 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1利用后十个状态利用后十个状态QD QC QB QA0 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 0利用中间十个状态利用中间十个状态QD QC QB QA0 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 1例：用例：用74LS161设计一个起始态为设计一个起始态为0100的八进制的八进制计数器。计数器。QD QC QB QA0 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1例：电路如图所示，列出状态迁移关系，指出进例：电路如图所示，列出状态迁移关系，指出进位模。位模。九进制计数器九进制计数器例：用例：用74LS161组成一个组成一个79进制计数器。进制计数器。74LS161为二进制计数器，故将为二进制计数器，故将79转换为转换为2进制数进制数79=(1001111)B即即078，0000000