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。它广泛用于计数、分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列及进行数字运算等等。工作特点: 在时钟信号的不断作用下,电路的状态将按一定的顺序循环变化。因此,可以用电路的不同状态表示已经输入的时钟脉冲数目。
把计数循环的状态数称为计数器的“模”数。把计数器能计到的最大数值称为计数器的计数容量。
6.3.3 计 数 器
•同步计数器
•异步计数器
加计数器减计数器可逆计数器
二进制计数器非二进制计数器 十进制计数器
任意进制计数器
加计数器减计数器可逆计数器
二进制计数器非二进制计数器 十进制计数器
任意进制计数器
……
……
2 、计数器的分类•按时钟脉冲输入方式,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
异步计数器:( 1 )由 T 触发器组成,且 T=1 ;( 2 )若使用上升沿触发的触发器,则:
)3,2,1('1
0
iQCLK
CLKCLK
ii
1 、异步二进制加法计数器:
2 、异步二进制减法计数器:( 1 )由 T 触发器组成,且 T=1 ;( 2 )若使用上升沿触发的触发器,则:
)3,2,1(1
0
iQCLKCLKCLK
ii
异步计数器的优缺点:优点:电路结构简单;缺点:( 1 )工作速度很慢;( 2 )由于各个触发器的动作时间有先有后,在将电路状态译码时容易产生尖峰脉冲噪声(即竞争 - 冒险现象)。
000 001 010 011
100101110111
Q2Q1Q0
加法计数器
000 001 010 011
100101110111减法计数器
1 、同步二进制加法计数器:( 1 )由 T 触发器组成,可以是上升沿触发的也可以是下降沿触发的。( 2) 0121
0 ,1QQQQT
T
iii
同步计数器:
进位输出端 C = Q0Q1Q2Q3
CP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Q2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0
Q0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0
Q1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0
Q3 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0
结论 :
CPQ ff21
0 CPQ ff
41
1 CPQ ff
81
2
计数器的功能:不仅可以计数也可作为分频器。CPQ ff
161
3
四位二进制加法计数器时序图:
C
十六进制计数器:由于每输入 16 个计数输入脉冲,在 C 端就产生一个进位输出脉冲。
2 、同步二进制减法计数器:( 1 )由 T 触发器组成,可以是上升沿触发的也可以是下降沿触发的。
( 2) '0
'1
'2
'1
0 ,1
QQQQT
T
iii
'3
'2
'1
'0 QQQQB 借位输出端
3 、同步十进制加法计数器:10 T
301 QQT
102 QQT
302103 QQQQQT
C = Q0Q3
电路能自启动
同步十进制加计数器的时序图 :
C
思考:十进制减法计数器的状态转换图和时序图是怎样的?
常用的 MSI 计数器芯片 :
型号 功能简介74160 同步 8421BCD 码加法计数器,同步预置,异步清零74161 同步 4 位二进制加法计数器,同步预置,异步清零74162 同步 8421BCD 码加法计数器,同步预置,同步清零74163 同步 4 位二进制加法计数器,同步预置,同步清零74190 同步 8421BCD 码可逆计数器,异步预置,无清零端74191 同步 4 位二进制可逆计数器,异步预置,无清零端74192 同步 8421BCD 码双时钟可逆计数器,异步预置,异步清零74193 同步 4 位二进制双时钟可逆计数器,异步预置,异步清零7490 异步二— 五进制计数器,异步预置,异步清零
型号 功能简介7493 异步二— 八进制计数器,无预置端,异步清零
74390 异步二— 五进制计数器,无预置端,异步清零4516 同步 4 位二进制可逆计数器,异步预置,异步复位4526 同步 4 位二进制减法计数器,异步预置,异步复位4510 同步 8421BCD 码可逆计数器,异步预置,异步复位4518 双 BCD 码加法计数器,无预置端,异步清零4522 可预置 BCD1/N 计数器,异步预置,异步复位4040 12 级二进制脉冲计数器4060 14 级二进制脉冲计数器,附加振荡电路,异步清零
常用的 MSI 计数器芯片 :
典型集成计数器
加法计数11 11
保持( C=0 )0X 11X
保持10 11X
同步预置数XX 01
同步置 零XXX0
工作模式ETEPDLRCLK
1 、同步四位二进制(十六进制)加法计数器 SN74163
74163 的主要功能◆ 同步清零功能
◆ 同步并行置数功能 ◆ 同步二进制加法计数器◆ 保持功能
当 R’=0 且 CLK 的到来时,无论其他输入端为何状态, Q3
Q2Q1Q0=0000 。当 R’=1 、 LD’=0 且 CLK↑ 时, Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0 。
当 R’=LD’=EP=ET=1 时,在 CLK 的作用下 Q3Q2Q1Q0 按 4 位二进制加法的计数规则计数。当 R’=LD’=1 、 EP• ET=0 时, Q3Q2Q1Q0 保持不变。◆ 进位信号 C
只有在 ET=1 且 Q3Q2Q1Q0=1111 时, C=1 ,表明下一个 CLK 上升沿到来时将会有进位产生。
C= ET·Q3Q2Q1Q0
××××
1CLK
Q0 Q1 Q2 Q3
D0 D1 D2 D3
74163 CP
EP
ET
CLD
RD 1
11
计数
0000 0001 010000110010
1010 1001 1000
011101100101
1111 1110 1101 1100 1011
Q3Q2Q1Q0
实现二进制加法计数功能:
2 、同步十进制加法计数器 SN74160
加法计数11 11
保持( C=0 )0X 11X
保持10 11X
同步预置数XX 01
异步置 零XXX0X
工作模式ETEPDLRCLK
注:逻辑符号和引脚排列与 74163 完全相同
小 结
作 业补充:查阅集成手册看懂 74LS191 、 74LS190 的逻辑功能。
掌握计数器的分类及特点。 掌握集成计数器 74LS163 、 74LS160 的逻辑功能。