数电第一节计数器.ppt

第一节第一节 计数器计数器按进位方式，分为同步和异步计数器按进位方式，分为同步和异步计数器按进位制，分为模按进位制，分为模2、模、模10和任意模计数器和任意模计数器按逻辑功能，分为加法、减法和可逆计数器按逻辑功能，分为加法、减法和可逆计数器按集成度，分为小规模与中规模集成计数器按集成度，分为小规模与中规模集成计数器用来计算输入脉冲数目用来计算输入脉冲数目•计数器的分类计数器的分类•部分常用集成计数器部分常用集成计数器 第二节第二节 计数器计数器 四位二进制同步计数器四位二进制同步计数器第二节第二节 计数器计数器 四位二进制可逆计数器四位二进制可逆计数器 中规模异步计数器中规模异步计数器一、四位二进制同步计数器一、四位二进制同步计数器（二）（二） 四位二进制同步计数器四位二进制同步计数器74163（一）（一） 四位二进制同步计数器四位二进制同步计数器74161（三）（三） 74161/74163功能扩展功能扩展CT=0M1M23CT=15G3G4C5/2,3,4+[1][2][4][8]（一）四位二进制同步计数器（一）四位二进制同步计数器74161 内部由四个主从内部由四个主从JK触发器触发器和控制电路构成。

和控制电路构成逻辑符号逻辑符号 符号输入中符号输入中CT=0表示无表示无任何关联内容，只要此端子任何关联内容，只要此端子有效，在此为低电平时，输有效，在此为低电平时，输出为出为0，称之为异步清零端，称之为异步清零端子输入端用子输入端用CR说明COCRLDCTTCTPCPQ0Q1Q2Q3D0D1D2D3 关联数据有关联数据有1，，2，，3，，4和和5 M1端子为低电平时，为端子为低电平时，为M1模式；模式；高电平为高电平为M2模式此端引入线为低时，模式此端引入线为低时，为为M1模式，关联数字是模式，关联数字是1，观察时序，观察时序块中有关联数字块中有关联数字1，并且有关联数字，并且有关联数字5表示表示C5有效，即时钟上升沿时，将输有效，即时钟上升沿时，将输入端数字送到输出端同步预置入端数字送到输出端同步预置D0D1D2D3此端输入信号用此端输入信号用LD表示时钟输入信号用时钟输入信号用CP表示 G3，，G4关联数字为关联数字为3，，4当CP端子端子2，，3，，4有效（即有效（即M2 ，，G3，，G4为高电平）时，计数器加为高电平）时，计数器加1计计数。

用数用CTT和和CTP表示CTP、、CTT：可作为使能端和多：可作为使能端和多片级联使用片级联使用 控制块输出端控制块输出端3CT=15（即时（即时序块输出序块输出Q3 Q2 Q1 Q0=1111 ），其），其中中3关联关联G3端G3为高电平，且为高电平，且Q3 Q2 Q1 Q0=1111 时，控制输出端时，控制输出端3CT=15端输出有效高电平用端输出有效高电平用CO表示1,5D74161外引线功能端排列图外引线功能端排列图 （一）四位二进制同步计数器（一）四位二进制同步计数器74161 741611CR2CP3D04D15D26D37CTT8GNDUCC 16CO 15Q0 14Q1 13Q2 12Q3 11CTP 10LD 974161功能表功能表 Q3 Q2 Q1 Q0输输 入入输输 出出CPCRLDCTPCTTD3 D2 D1 D0 0 0 0 0× 0× × ×× × × ×D3 D2 D1 D0↑ 10 × ×D3 D2 D1 D0 保持保持× 11 0 ×× × × × 保持保持× 11 × 0× × × × 计数计数↑ 11 1 1× × × ×1)1)异步清除：当异步清除：当CR=0=0，输出，输出“00000000”状态，状态，与与CP无关。

无关2)2)同步预置：当同步预置：当CR=1=1，，LD=0=0，，在在CP上升沿时上升沿时，输，输出端反映输入数据的状态出端反映输入数据的状态3)3)保持：当保持：当CR= =LD=1=1时，时，CTP或或CTT有一个无效，有一个无效，各触发器均处于保持状态各触发器均处于保持状态 4)计数：当计数：当LD = CR = CPT= CTT =1时，按时，按二进制自二进制自然码然码计数 若初态为若初态为0000,15个个CP后，输出为后，输出为“1111”，进位，进位CO = CTTQ3Q2Q1Q0 =1第16个个CP作作用后，输出恢复到用后，输出恢复到0000状态，状态，CO = 0 （二）四位二进制同步计数器（二）四位二进制同步计数器74163 74163功能表功能表74161功能表功能表Q3 Q2 Q1 Q0输输 入入输输 出出CPCRLDCTPCTTD3 D2 D1 D0 0 0 0 0× 0× × ×× × × ×D3 D2 D1 D0↑ 10 × ×D3 D2 D1 D0 保持保持× 11 0 ×× × × × 保持保持× 11 × 0× × × × 计数计数↑ 11 1 1× × × ×↑(1)(1)外引线排列和外引线排列和 74161相同。

相同2)(2)置数，计数，置数，计数，保持功能与保持功能与74161相同3)(3)清零功能与清零功能与74161不同特点：特点： 74163采用采用同步清零同步清零方式方式：：当当CR =0=0时，且当时，且当 CP 的的上升沿上升沿来到时来到时, ,输出输出Q0Q1Q2Q3 才全被清零才全被清零比较比较四位二进制同步计数器四位二进制同步计数器同步预置同步预置保持保持计数计数7416374161同步预置同步预置保持保持计数计数CTRDIV16CT=0M1M23CT=15G3G4C5/2,3,4+1,5D[1][2][4][8]5CT=074163异步清零异步清零 同步清零同步清零连接成任意模连接成任意模M 的计数器的计数器(1) 同步预置法同步预置法(2) 反馈清零法反馈清零法(3) 多次预置法多次预置法( (三）三）74161/ 7416374161/ 74163功能扩展功能扩展CTRDIV16CT=0M1M23CT=15G3G4C5/2,3,4+1,5D[1][2][4][8]COCRLDCTTCTPCPQ0Q1Q2Q301101f11 态序表态序表 计数计数 输输 出出 N Q3 Q2 Q1 Q0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 2 1 0 0 0 3 1 0 0 1 4 1 0 1 0 5 1 0 1 1 6 1 1 0 0 7 1 1 0 1 8 1 1 1 0 9 1 1 1 1例例1:1:设计一个设计一个M=10的计数器。

的计数器方法一方法一: : 采用后十种状态采用后十种状态CO=10(1) (1) 同步预置法同步预置法011010110f/10例例2: 2: 同步预置法设计同步预置法设计 M=24 计数器00011000010000000（（24））10=（（11000））2需需 两两 片片初态为：初态为：0000 0001终态：终态：0001100000001000连接成任意模连接成任意模M 的计数器的计数器(1) 同步预置法同步预置法(2) 反馈清零法反馈清零法(3) 多次预置法多次预置法( (三）三）74161/ 7416374161/ 74163功能扩展功能扩展例例3: 3: 分析图示电路的功能分析图示电路的功能0 0 0 0 01 0 0 0 12 0 0 1 03 0 0 1 14 0 1 0 05 0 1 0 16 0 1 1 07 0 1 1 18 1 0 0 09 1 0 0 110 1 0 1 011 1 0 1 112 1 1 0 0 采用采用741610000011（（2 2）反馈清零法）反馈清零法 态序表态序表 N Q3 Q2 Q1 Q0连接成任意模连接成任意模M 的计数器的计数器（（1）同步预置法）同步预置法（（2）反馈清零法）反馈清零法（（3）多次预置法）多次预置法（三）（三）74161/7416374161/74163功能扩展功能扩展 M=10 计数器计数器 态序表态序表 N Q3 Q2 Q1 Q00 0 0 0 0(3)(3)多次预置法多次预置法例例4: 分析电路功能。

分析电路功能2 0 1 0 13 0 1 1 04 0 1 1 15 1 0 0 07 1 1 0 18 1 1 1 09 1 1 1 11 0 1 0 06 1 1 0 000100011 若干片同步计数器组成同步计数链时，就要利用计数控若干片同步计数器组成同步计数链时，就要利用计数控制端制端CTT、、CTP传递进位信号传递进位信号 （（4 4）同步计数器的级联）同步计数器的级联 高位片计数的条件是：只有等低位片输出为全高位片计数的条件是：只有等低位片输出为全1，其进位，其进位输出输出CO=1时才能使高位片在输入下一个计数脉冲后接收进位时才能使高位片在输入下一个计数脉冲后接收进位信号开始计数，否则只能为保持状态信号开始计数，否则只能为保持状态。

三、中规模异步计数器三、中规模异步计数器二、四位二进制可逆计数器二、四位二进制可逆计数器一、四位二进制同步计数器一、四位二进制同步计数器第二节第二节 计数器计数器3和和G3相关联D  A:时序块的数据输入，从时序块的数据输入，从高位高位低位低位QD  QA :时序的数据输出，时序的数据输出， 从从高位高位低位低位1. 逻辑符号逻辑符号二、四位二进制可逆计数器二、四位二进制可逆计数器74193 CTRDIV16CT=0G12+2CT=15G33D[1][2][4][8]COCRLDUPDNQAQBQCQDABCDG21-BO1CT=0 CT=0表示输出清零，无表示输出清零，无任何关联数字，所以是任何关联数字，所以是异步异步清除清除, ,高电平有效，用高电平有效，用CR标标识识 2+和和G2关联，只要关联，只要G2高电平有效，高电平有效，2+上升沿到时，上升沿到时，加加1计数用UP 、、DN 标识反之，反之， 1-和和G1关联，只要关联，只要G1高电平有效，高电平有效，1-上升沿到时，上升沿到时，减减1计数 即双时钟输入即双时钟输入。

G3不受任何关联，而关不受任何关联，而关联时序块中的数据输入端联时序块中的数据输入端当低电平时，数据从输入到当低电平时，数据从输入到输出用LD标识，且标识，且异异步预步预置 减到最小减到最小值时产生借位值时产生借位信号信号QCB=0 加到最大加到最大值时产生进位值时产生进位信号信号QCC=0CO=0BO=074193功能表功能表二、四位二进制可逆计数器二、四位二进制可逆计数器74193 0 0 0 0×× 1 ×× × × ×A B C D×× 0 0A B C D 加法计数加法计数↑1 0 1× × × ×减法计数减法计数1↑ 0 1× × × ×保持保持11 0 1× × × ×QA QB QC QDUPDNCRLDA B C D —— 连接成任意模连接成任意模M 的计数器的计数器(1) 接成接成M<16的计数器的计数器(2) 接成接成M>16的计数器的计数器2. 74193功能扩展功能扩展二、四位二进制可逆计数器二、四位二进制可逆计数器74193 CTRDIV16CT=0G12+2CT=15G33D[1][2][4][8]CO0LDf1QAQBQCQD0110G21-BO1CT=00 0 1 1 01 0 1 1 12 1 0 0 03 1 0 0 14 1 0 1 05 1 0 1 16 1 1 0 07 1 1 0 18 1 1 1 09 1 1 1 1例例6：用：用74193设计设计M=9 计数器。

计数器方法一方法一:采用采用异步预置、异步预置、加法计数加法计数（（1）接成）接成M<16的计数器的计数器 态序表态序表 N QD QC QB QA0110CO=0方法二方法二:采用采用异步预置、异步预置、减减法计数法计数01 0 0 111 0 0 020 1 1 130 1 1 040 1 0 150 1 0 060 0 1 170 0 1 080 0 0 190 0 0 0例例7 7：用：用7419374193设计设计M=9 计数器 态序表态序表N QD QC QB QA（（1）接成）接成M<16的计数器的计数器CTRDIV16CT=0G12+2CT=15G33D[1][2][4][8]CO0LD1fQAQBQCQD1001G21-BO1CT=01001BO=0 —— 连接成任意模连接成任意模M 的计数器的计数器(1) 接成接成M<16的计数器的计数器(2) 接成接成M>16的计数器的计数器2. 741932. 74193功能扩展功能扩展二、四位二进制可逆计数器二、四位二进制可逆计数器74193 例例8: 8: 用用74193设计设计M=147 计数器。

计数器方法一方法一:采用采用异步清零、异步清零、加加法计数M = (147)10 =(10010011)2需要两片需要两片74193（（2）接成）接成M>16的计数器的计数器1100100100000000M = (147)10 =(10010011)21001110011001001例例9:9:用用7419374193设计设计M=147 计数器计数器（（2）接成）接成M>16的计数器的计数器方法二方法二:采用采用减法减法计数、计数、异步预置、异步预置、 利用利用BO端三、中规模异步计数器三、中规模异步计数器二、四位二进制可逆计数器二、四位二进制可逆计数器一、四位二进制同步计数器一、四位二进制同步计数器第二节第二节 计数器计数器CT74LS290(T1290)CT74LS290(T1290)CT74LS290(T1290)CT74LS290(T1290)二二二二- - - -五五五五- - - -十进制集成计数器十进制集成计数器十进制集成计数器十进制集成计数器Q1RDC0&R02R01S91S92&QJKQF1QJKQF2Q2QJKQF3Q3RDRDRDSDSDC1Q0QJKQF0(1) 触发器触发器A：模：模2 CPA入入QA出出(2) 触触发发器器B、、C、、D：：模模5异异步步计计数器。

数器 CPB 入入QB  QD出出1 . 逻辑符号逻辑符号三、异步计数器三、异步计数器74290QDCTR3CT=0&DIV23CT=1CTR0(1)QAQBQCCPAZ3DIV5+3CT=4CPB+02R0(2)&Sg(1)Sg(2) Z3若有效，则下面的与门若有效，则下面的与门输出高电平关联数字是输出高电平关联数字是3，，又根据第一个时序块有又根据第一个时序块有3CT=1，则第一个时序块输出为，则第一个时序块输出为1同样，又根据第二个时序块有同样，又根据第二个时序块有3CT=4，则第二个时序块输出，则第二个时序块输出为为100，，QD=1从总输出看为从总输出看为1001，即，即9，所以此时为置，所以此时为置9功功能输入用能输入用Sg(1)和和Sg(2)标识标识 Z3若无效，即下面的与门若无效，即下面的与门输出低电平若上面的与门输输出低电平若上面的与门输出高电平，关联数字是非出高电平，关联数字是非3，，即置即置9无效数据输出端清零数据输出端清零输入用输入用R0(1)和和R0(2)标识标识0000(3(3)计数：当计数：当R01、、R02及及Sg1、、Sg2有有低电平时低电平时，且当有，且当有CP下降沿下降沿时，时，即可以实现计数。

即可以实现计数 在外部将在外部将QA和和CPB连接构成连接构成8421BCD码计码计数 f 从从CPA入，输出从入，输出从QD  QA出f 在外部将在外部将QD和和CPA连接构成连接构成5421BCD码计码计数 f 从从CPB入，输出从入，输出从QAQD QC QB出f↓ ☓☓ 0 ☓☓ 0 计计 数数 0 ☓☓ 0 ☓☓ 0 ☓☓ ☓☓ 0 ☓☓ 0 0 ☓☓ 三、异步计数器三、异步计数器74290输输 入入 输输 出出CP R0(1) R0(2) Sg(1) Sg(2) QA QB QC QD☓☓ 1 1 0 ☓☓ 0 0 0 0 1 1 ☓☓ 0 0 0 0 0 ☓☓ ☓☓ 1 1 1 0 0 1QDCTR3CT=0&DIV23CT=1CTR0(1)QAQBQCCPAZ3DIV5+3CT=4CPB+02R0(2)&Sg(1)Sg(2)例例 1：采用：采用74290 设计设计M=6计数器。

计数器方法一：利用方法一：利用R端端00 0 0 011 0 0 020 1 0 031 1 0 040 0 1 051 0 1 060 1 1 001100000 M=6 =6 态序表态序表N QA QB QC QDQDCTR3CT=0&DIV23CT=1CTR0(1)QAQBQCCPAZ3DIV5+3CT=4CPB+02R0(2)&Sg(1)Sg(2)例例 2：采用：采用74290 设计设计M=7计数器 M=7 态序表态序表 N QA QB QC QD 00 0 0 011 0 0 020 1 0 031 1 0 040 0 1 051 0 1 060 1 1 0方法二：利用方法二：利用S 端端0110100171 0 0 1例例 3：用：用74290 设计设计M=10计数器。

计数器 M=10 =10 态序表态序表 NQAQDQC QB00 0 0 010 0 0 120 0 1 030 0 1 140 1 0 051 0 0 061 0 0 171 0 1 081 0 1 191 1 0 0要求：采用要求：采用5421码计数码计数QDCTR3CT=0&DIV23CT=1CTR0(1)QAQBQCCPAZ3DIV5+3CT=4CPB+02R0(2)&Sg(1)Sg(2)f例例 4：用：用74290 设计设计M=88计数器方法三：采用两片方法三：采用两片74290级联级联01。