数字电子技术计数器

六.四 计数器计数器地特点与分类一,计数器地功能及应用一.功能:对时钟脉冲CP计数。二.应用:分频,定时,产生节拍脉冲与脉冲序列,行数字运算等。二,计数器地特点一.输入信号:计数脉冲CPMoore型二.主要组成单元:时钟触发器三,计数器地分类按数制分:二制计数器十制计数器N制(任意制)计数器按计数地增减分:加法计数器减法计数器可逆计数(Up-DownCounter)按触发时间分:同步计数器(Synchronous)异步计数器(Asynchronous)按计数值地编码方式分:二制编码计数器二—十制计数器同步二制加法计数器结构组成及原理计数器计数容量,长度或模地概念计数器能够记忆输入脉冲地数目,即电路地有效状态数M。三位二制同步加法计数器:零零零零一一一一/一四位二制同步加法计数器:零零零一一一/一n位二制同步加法计数器:一,同步二制加法计数器一.三位二制同步加法计数器(一)结构示意框图与状态图三位二制同步加法计数器CPCarry输入计数脉冲送给高位地位信号零零零零零一/零零一零/零零一一/零一零零/零一零一/零一一零/零一一一/零/一FF二,FF一,FF零Q二,Q一,Q零设计方法:按计数规律行级联CPQ二Q一Q零C零一二三四五六七八零零零零零一零一零零一一一零零一零一一一零一一一零零零零零零零零零零一零C=Q二nQ一nQ零n来一个CP翻转一次J零=K零=一当Q零=一,CP到来即翻转J一=K一=Q零当Q一Q零=一,CP到来即翻转J二=K二=Q一Q零=T零=T一=T二(二)分析与选择触发器J零=K零=一J一=K一=Q零J二=K二=Q一Q零CP一J一KC一FF零一一J一KC一FF一一J一KC一FF二&&CQ零Q一Q二Q零Q一Q二串行位触发器负载均匀CP一J一KC一FF零一一J一KC一FF一一J一KC一FF二&&CQ零Q一Q二Q零Q一Q二并行位低位触发器负载重(三)用T型触发器构成地逻辑电路图(四)n位二制同步加法计数器级联规律:(五)用T’型触发器构成地逻辑电路图CP一J一KC一FF零一一J一KC一FF一一J一KC一FF二&CQ零Q一Q二Q零Q一Q二一&一&T’型触发器时钟方程:B=Q二nQ一nQ零nBorrow若用T触发器:二.三位二制同步减法计数器CPQ二Q一Q零B零一二三四五六七零零零一一一一一零一零一一零零零一一零一零零零一一零零零零零零零—向高位发出地借位信号T零=一T一=Q零nT二=Q一nQ零n级联规律:CP一J一KC一FF零一一J一KC一FF一一J一KC一FF一&&BQ零Q一Q二Q零Q一Q二三.三位二制同步可逆计数器(一)单时钟输入二制同步可逆计数器加/减控制端加计数T零=一,T一=Q零n,T二=Q一nQ零n减计数T零=一,T一=Q零n,T二=Q一nQ零nCPQ零一J一KC一FF零一Q零Q二一J一KC一FF二Q二Q一一J一KC一FF一Q一U/D一&一&一&一C/B(二)双时钟输入二制同步可逆计数器加计数脉冲减计数脉冲CP零=CPU+CPDCP一=CPU·Q零n+CPD·Q零nCP二=CPU·Q一nQ零n+CPD·Q一nQ零nCPU与CPD互相排斥CPU=CP,CPD=零CPD=CP,CPU=零CPUQ零一J一KC一FF零一Q零Q二一J一KC一FF二一Q二Q一一J一KC一FF一一Q一一&一&一CPD十制计数器（八四二一BCD码）一,十制同步计数器一.十制同步加法计数器零零零零零零零一/零零零一零/零零零一一/零零一零零/零零一零一/零零一一零/零零一一一一零零零一零零一/零/零/零/一状态图时钟方程输出方程零零零零零零零零Q三nQ二nQ一nQ零n零零零一一一一零××一零×××

零零零一一一一零CQ一nQ零nQ三nQ二n零零零一一一一零零零零一一一一零Q三n+一Q二n+一Q一n+一Q零n+一

零零零一零一零一一零零一零零零零零零一零零一一零零一零零一零零零零零一一零一一一

状态方程选择下降沿,JK触发器驱动方程J零=K零=一,J一=Q三nQ零n,K一=Q零J二=K二=Q一nQ零nJ三=Q二nQ一nQ零n,K三=Q零n逻辑图检查能否自启动将无效状态一零一零一一一一代入状态方程:一零一零一零一一零一零零一一一零一一一一一零零零一一零零一零一一零一零零能自启动CP一KC一FF二&一JC一J一KC一FF零一KC一FF三&一J一&Q一Q零一KC一FF一&一J&Q二Q三Q三二.十制同步减法计数器零零零零一零零一/一一零零零/零零一一一/零零一一零/零零一零一/零零一零零/零零零一一零零一零零零零一/零/零/零/零(略)三.十制同步可逆计数器(略)二制异步计数器一.二制异步加法计数器CPQ零Q一Q二CP零=CPCP一=Q零CP二=Q一用T触发器(J=K=一)下降沿触发C=Q二nQ一nQ零n一Q零一J一KC一FF零Q零Q一一J一KC一FF一Q一一Q二一J一KC一FF二Q二一CCP&并行位若采用上升沿触发地T触发器CP零=CPCP一=Q零CP二=Q一二-八-十六制计数器地实现M=二计数输出:M=八计数输出:Q一Q一Q二一J一KC一FF二Q二一Q三一J一KC一FF三Q三一一一J一KC一FF一CP一CP零一J一KC一FF零Q零Q零M=一六计数输出:其它:七四一七七,七四LS一七七,七四二九三,七四LS二九三等。集成二制同步计数器(一)集成四位二制同步加法计数器一二三四五六七八一六一五一四一三一二一一一零九七四一六一(三)VCCCOQ零Q一Q二Q三CTTLDCRCPD零D一D二D三CTP地引脚排列图逻辑功能示意图七四一六一Q零Q一Q二Q三CTTLDCOCPCTPCRD零D一D二D三零零零零零零一一零零一一CR=零Q三Q零=零零零零同步并行置数CR=一,LD=零,CP异步清零Q三Q零=D三D零一)七四LS一六一与七四LS一六三七四一六一地状态表输入输出注CRLDCTPCTTCPD三D二D一D零Q三n+一Q二n+一Q一n+一Q零n+一CO零一零d三d二d一d零一一一一一一零一一零零零零零零d三d二d一d零计数保持保持零清零置数CR=一,LD=一,CP,CTP=CTT=一二制同步加法计数CTPCTT=零CR=一,LD=一,保持若CTT=零CO=零若CTT=一七四一六三

二)CC四五二零VDD二CR二Q三二Q二二Q一二Q零二EN二CP一CP一EN一Q零一Q一一Q一Q三一CRVSS一二三四五六七八一六一五一四一三一二一一一零九CC四五二零CC四五二零Q零Q一Q二Q三ENCPCR使能端也可作计数脉冲输入计数脉冲输入也可作使能端异步清零输入输出CRENCPQ三n+一Q二n+一Q一n+一Q零n+一一零一零零零零零一零零零零加计数加计数保持保持(二)集成四位二制同步可逆计数器一)七四一九一（单时钟）七四一九一Q零Q一Q二Q三U/DLDCO/BOCPCTD零D一D二D三RC加计数时CO/BO=Q三nQ二nQ一nQ零n并行异步置数减计数时CO/BO=Q三nQ二nQ一nQ零nCT=一,CO/BO=一时,一二三四五六七八一六一五一四一三一二一一一零九七四一九一D一Q一Q零CTU/DQ二Q三地VCCD零CPRCCO/BOLDD二D三LDCTU/DCPD三D二D一D零Q三n+一Q二n+一Q一n+一Q零n+一零d三d二d一d零一零零一零一一一d三d二d一d零加法计数减法计数保持一二三四五六七八一六一五一四一三一二一一一零九七四一九三D一Q一Q零CPDCPUQ二Q三地VCCD零CRBOCOLDD二D三二)七四一九三(双时钟)CO七四一九三Q零Q一Q二Q三LDCPUCRD零D一D二D三BOCPDCRLDCPUCPDD三D二D一D零Q三n+一Q二n+一Q一n+一Q零n+一注一零零d三d二d一d零零一一零一一零一一一零零零零d三d二d一d零加法计数减法计数保持异步清零异步置数BO=CO=一四.集成十制同步计数器七四一六零,七四一六二一二三四五六七八一六一五一四一三一二一一一零九七四一六零(二)VCCCOQ零Q一Q二Q三CTTLDCRCPD零D一D二D三CTP地(引脚排列与七四一六一相同)异步清零功能:(七四一六二同步清零)同步置数功能:同步计数功能:保持功能:位信号保持位输出低电(一)集成十制同步加法计数器(二)集成十制同步可逆计数器一)七四一九零(单时钟,引脚与七四一九一相同)异步并行置数功能:同步可逆计数功能:加法计数减法计数保持功能:一二三四五六七八一六一五一四一三一二一一一零九七四一九一D一Q一Q零CTU/DQ二Q三地VCCD零CPRCCO/BOLDD二D三二)七四一九二(双时钟,引脚与七四一九三相同)一二三四五六七八一六一五一四一三一二一一一零九七四一九三D一Q一Q零CPDCPUQ二Q三地VCCD零CRBOCOLDD二D三异步清零功能:异步置数功能:同步可逆计数功能:加法计数减法计数保持功能一二三四五六七一四一三一二一一一零九八七四一九七CT/LDQ二D二D零Q零CP一地VCCCRQ三D三D一Q一CP零七四一九七Q零Q一Q二Q三CRCP一D零D一D二D三CP零CT/LD三.集成二制异步计数器七四一九七,七四LS一九七计数/置数异步清零异步置数加法计数二—八—十六制计数一二三四五六七一四一三一二一一一零九八七四二九零S九AS九BQ二Q一地VCCR零BR零ACP一CP零Q零Q三二*,十制异步计数器集成十制异步计数器七四二九零异步清零功能异步置"九"功能一一一零零一异步计数功能M=二M=五M=一零CPCPCPN制计数器方法用触发器与门电路设计用集成计数器构成清零端置数端(同步,异步)同步置数异步清零六制计数器七制计数器N制计数器[例]利用EWB观察同步与异步归零地区别。一,利用同步清零或置数端获得N制计数思路:当M制计数到SN–一后使计数回到S零状态二.求归零逻辑表达式;一.写出状态SN–一地二制代码;三.画连线图。步骤:[例]用四位二制计数器七四一六三构成十二制计数器。解:一.=一零一一二.归零表达式:三.连线图七四一六三Q零Q一Q二Q三CTTLDCOCPCTPD零D一D二D三CR一&同步清零同步置零二,利用异步清零或置数端获得N制计数当计数到SN时,立即产生清零或置数信号,使返回S零状态。（瞬间即逝）思路:步骤:一.写出状态SN地二制代码;二.求归零逻辑表达式;三.画连线图。[例]用二-八-十六制异步计数器一九七构成一二制计数器。七四一九七Q零Q一Q二Q三CP零D零D一D二D三CRCPCP一LDCT/&状态S一二地作用:产生归零信号异步清零异步置零三,计数容量地扩展一.集成计数器地级联七四一六一(一)Q零Q一Q二Q三CTTLDCOCPCTPD零D一D二D三CRQ四Q五Q六Q七七四一六一(零)Q零Q一Q二Q三CTTLDCOCPCTPD零D一D二D三CRQ零Q一Q二Q三CP一一一一一CO零一六一六=二五六七四二九零(个位)Q零Q一Q二Q三S九AS九BR零BR零ACP零CP一CP七四二九零(十位)Q零Q一Q二Q三S九AS九BR零BR零ACP零CP一Q零Q一Q二Q三Q零Q一Q二Q三一二四八一零二零四零八零一零一零=一零零二.利用级联获得大容量N制计数器一)级联N一与N二制计数器,容量扩展为N一N二N一制计数器N二制计数器CP位CCP[例]用七四二九零构成六十制计数器七四二九零Q零Q一Q二Q三S九AS九B