14.3.1二进制计数器
ds1302简介
若采用单片机计时，一方面需要采用计数器，占用硬件资 源，另一方面需要设置中断、查询等，同样耗费单片机的 资源，而且，某些测控系统可能不允许。但是，如果在系 统中采用时钟芯片DS1302，则能很好地解决这个问题。 DS1302内含一个实时时钟/日历和31个字节静态RAM，通 过简单的串行接口与单片机进行通信，实时时钟./日历电 路提供秒、分、时、日、日期、月、年信息，每月的天数 和闰年的天数可自动调整，时钟操作可通过AM/PM设置 决定采用24小时或12小时式，DS1302 与单片机之间能简单 地采用同步串行的方式进行通信，仅需要用到3 个口线： RES复位、I/O数据线、SCLK串行时钟；对时钟、RAM的 读/写，可以采用单字节方式或多达31 个字节的字符组方 式。DS1302工作时，功耗很低，保持数据和时钟信息时功 率小于1mW。DS1302广泛用于电话传真、便携式仪器及电 池供电的仪器仪表等产品领域中。
// 单字节读，读取DS1302某个地址的数据，先写地址， 后读命令/数据 //----------------------------------------------------------------------------------------------------------------uchar R1302(uchar ucAddr) { uchar ucDa; T-RST=0; T-CLK=0; T-RST=1; Nop ( ); WriteB(ucAddr); //写地址 ucDa= ReadB（ ）; //读 1字节命令/数据 T-CLK=1; T-RST=0; return(ucDa); }
(2) DS1302与单片机的接口 图14.15中在单电源与电池供电的系统中，VCC1提供低功 率的备用电池，VCC2提供主电源，在没有主电源时能保 证时间信息以及数据。 (3) DS1302读写时序 DS1302单字节读写时序见图14.16，多字节读写时序见图 14.17。
电工电子技术基础知识点详解3-1-1-二进制计数器
74LS197
CT/ LD CR
D3 D2 D1 D0
逻辑功能示意图
芯片内有一个二进制计数器和一个八进制计数器
CP下降沿( )触发器翻转
有置“0”端和置数端，低电平有效。
2. 同步二进制计数器
同步计数器：计数脉冲同时接到各位触发器，各位触发器状态的变 换与计数脉冲同步。
异步二进制加法计数器线路联接简单。各触发器是逐级翻转，因 而工作速度较慢。
Q2
Q1
Q0
与关系
Q
J FF3
QJ
FF2
Q
J FF1
J
Q FF0
K
K
K
K
Q
Q
Q
Q
RD
CP
由主从型 JK 触发器组成的同步四位二进制加法计数器
计数脉冲同时加到各位触发器上，当每个到来后触发器状态是 否改变要看J、K的状态。
Q3
Q2
Q1
Q0 最低位触发器FF0每一个
与关系
脉冲就翻转一次；
Q
J FF3
K
JK触发器构成减法计数器
74LS197集成4位异步二进制加法计数器
U CC C R Q 3 D 3 D1 Q 1 C P0
Q3 Q2 Q1 Q0
14 13 12 11 10 9
8 74LS197
CP1
CP0 12 3 45 6
7
C T/ L D Q 2 D 2 D 0 Q 0 C P1 G N D
小结
2. 同步二进制计数器
74LS161型四位同步二进制计数器
(a) 外引线排列图； (b) 逻辑符号
表21.3.4 74LS161型同步二进制计数器的功能表
二进制计数器工作原理
二进制计数器工作原理
二进制计数器是一种电子数字电路，用于计数二进制数字。
它通常由
多个触发器组成，每个触发器都有两个稳定状态：置位和复位。
当计
数器接收到时钟信号时，它会根据当前状态向下计数或向上计数。
在
向下计数模式下，计数器会从最大值开始减少，直到达到最小值为止。
在向上计数模式下，计数器会从最小值开始增加，直到达到最大值为止。
二进制计数器的工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 初始化：在使用计数器之前，需要将其初始化为一个特定的值。
这
可以通过将所有触发器的状态设置为相应的二进制值来完成。
2. 计数：当计数器接收到时钟信号时，它会根据当前状态进行计数。
如果处于向上模式，则将当前状态加1；如果处于向下模式，则将当前状态减1。
3. 溢出检测：当计数器达到其最大或最小值时，它会发出一个溢出信号。
这可以通过检测所有触发器是否都处于其稳定状态来实现。
4. 重置：如果需要重新开始计数，则可以使用重置信号将所有触发器
的状态设置为初始值。
总之，二进制计数器是一种非常重要的电子数字电路，它可以用于各种应用，如时序控制、频率分频和计时器等。
理解其工作原理对于设计和使用计数器至关重要。
触发器和时序逻辑电路
(2) 第二位触发器 FF1 ，在 Q0 = 1 时再来一种时钟脉冲才翻转，故 J1 = K1 = Q0 ；
大家网：
(3) 第三位触发器 FF2 ，在 Q1= Q0 = 1 时再来一种时钟脉冲才翻转，故 J2 = K2 = Q1Q0 ；
大家网：
只有当初钟脉冲来到后，即 CP = 1 时，触发器才按 R 、S 端旳输入状态 来决 定其输出状态。
触发器置R和D0 或置是S1直D，接一置般0用和于直置接初置态1。端在，工就作是过不程经中过它时们钟处脉于冲1 旳态控。制能够对基本
可控 RS 触发器旳逻辑式
Q S CP Q ，
可分四种情况分析CP = 1 时触 发器旳状态转换和逻辑功能，如右 表所示。
转一次，即
，具有计数功能。
SD
S
Q
D
1D
CP
C1
Q
RD
R
Q Q n1
n
上升沿 D 触发 器图形符号
1D
Q
CP
C1
Q
D 触发器转换 为 T 触发器
大家网：
返回
14.2 寄存器
寄存器用来临时存储参加运算旳数据和运算成果。
14.2.1 数码寄存器
下图是由 D 触发器(上升沿触发)构成旳四位数码寄存器，这是并行输入/并行 输出旳寄存器。工作之初要先清零。
时序逻辑电路旳特点：它旳输出状态不但决定于当初旳输入状态，而且还与电 路旳原来状态有关，也就是时序逻辑电路具有记忆功能。
触发器是时序逻辑电路旳基本单元。
大家网：
14.1 双稳态触发器
14.1.1 RS 触发器
位二进制同步可逆计数器
CP0 CP1 CP2 CP
C Q2nQ1nQ0n
J0 K0 1
J 2 K2 Q1nQ0n
J1 K1 Q0n
CP
时
序 Q0
图
Q1
Q2 C
驱 动
J0 K0 1
方 程
J1 K1 Q0n
J 2 K2 Q1nQ0n
FF0每输入一个时钟脉 冲翻转一次 FF1在Q0=1时，在下一个CP 触发沿到来时翻转。 FF2在Q0=Q1=1时，在下一个 CP触发沿到来时翻转。
U
/
D
Q0n
J2 K2 U / D Q1nQ0n U / D Q1nQ0n
输出方程
C / B U / D Q0nQ1nQ2n U / D Q0nQ1nQ2n
电路图
1
& ≥1
U/D
1
FF0
1J
Q0
FF1 1J
C1
C1
1K CP
1K Q0
& ≥1
FF2
Q1
1J
13.3 计 数 器
在数字电路中，能够记忆输入脉冲个数的电路称为计数器。 加法计数器
二进制计数器 减法计数器 可逆计数器 加法计数器
同步计数器 十进制计数器 减法计数器
可逆计数器
计
数
N进制计数器
·
器
·
二进制计数器
·
异步计数器 十进制计数器
·
N进制计数器
· ·
计数器的分析步骤：
1. 根据电路，写出时钟方程、驱动方程和输 出方程；
C1
1K Q1
& ≥1 C/B
什么是计数器如何设计一个二进制计数器
什么是计数器如何设计一个二进制计数器计数器是一种电子设备，用于记录和显示特定事件或数据的次数。
它可以根据输入信号的变化来实现计数，常见的应用包括时钟、定时器、频率计等。
二进制计数器是一种特殊类型的计数器，它的计数方式采用二进制编码。
每当触发信号发生变化时，计数器的值会根据预设的计数规则进行自动递增或递减。
二进制计数器常用于电子数字电路中，以表示和控制各种复杂的数字逻辑。
设计一个二进制计数器需要考虑以下几个方面：1. 计数位数：确定计数器的位数决定了其能够表示的最大数字范围。
一般而言，n位二进制计数器可以表示0到2^n-1之间的数字。
2. 计数方向：确定计数器递增或递减的方向。
递增计数器按照二进制编码规则，顺序增加；递减计数器则按照相反的顺序递减。
3. 触发条件：确定计数器何时开始计数。
可以根据时钟信号、外部触发信号和逻辑运算等条件来触发计数器的计数。
4. 计数模式：确定计数器的工作模式，包括连续计数和循环计数。
连续计数模式下，计数器会一直递增或递减，直到达到最大或最小值；循环计数模式下，计数器会在达到最大或最小值后返回到初始值重新计数。
5. 输出接口：设计计数器的输出接口，以便将计数器的结果用于其他逻辑电路。
常见的接口形式包括二进制数码、BCD码、七段显示等。
根据上述要求，设计一个简单的4位二进制递增计数器，以实现从0到15的计数：首先，确定计数器的位数为4位，即可以表示0到15的数字。
其次，计数方向设置为递增模式，按照二进制编码规则从0000到1111。
然后，通过时钟信号触发计数器的计数。
可以将时钟信号作为计数器的输入，每当时钟信号发生一个上升沿或下降沿，计数器的值就会加1或减1。
最后，将计数器的结果输出到一个四位二进制数码管，以显示当前计数器的值。
通过以上设计，一个简单的4位二进制递增计数器便实现了。
它可以用于时钟、定时器、频率计等各种应用场景，并且可以根据需要进行扩展和优化，以满足更为复杂的计数需求。
第18讲JK触发器,计数器
例: 3位十进制数: 100,
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0
1 2 3 4
0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0
10 1 用BCD码表示 0 1 0
11 1 0 1 1
12 0001 0000 0 1 1 0 0000 13 1 1 1 14 1 1 0 1 0 0 1 0
BCD码
十进制数
翻转
J-K触发器真值表
J K Qn+1
设计方法: 用低位的Q控制高位的J、K， 决定其翻转还是不翻转。 JK＝00时，不翻转(保持原状) JK＝11时，翻转
0 0
0 1
Qn
0
1 0
1 1
1
Qn
分析状态转换表，找出控制规律：(1) Q0的翻转：
CP Q3 Q2 Q1 Q0
CP Q3 Q2 Q1 Q0 9 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 每来一个CP，Q0翻转 一次 (2) Q1的翻转: Q0=1时,再来一个CP ,
D (J) K Q3 Q2 Q3
主从型J-K触发器
14. 3计数器
14.3.1 二进制计数器
二进制数: 用0和1两个数字表示, 加1计数,逢2进1 0000 +) 1 0001 +) 1 001 0 第1位的1相当于十进制的2 第0位的1相当于十进制的1
二进制数
4位二进制数: Q3 位数: 权重: 相当于十进制数: 3
千岛湖画面属唐庆玉个人创 作，青山緑水蓝天白云，剽 窃必究
第08讲
第14章
时序逻辑电路
14.1 触发器
14.1.3 J-K触发器 14.3 计数器
进制计数器
教学过程一、教学内容：5.2 二进制计数器5.2.1 二进制异步计数器1.二进制异步加计数器(1)电路结构以三位二进制异步加法计数器为例，如图5.2.1所示。
该电路由3个上升沿触发的D触发器组成，具有以下特点:每个D触发器输入端接该触发器Q 端信号，因而Q n＋1＝Q n，即各D触发器均处于计数状态;计数脉冲加到最低位触发器的C端，每个触发器的Q 端信号接到相邻高位的C端。
图5.2.1 3位二进制异步加计数器(2)原理分析假设各触发器均处于0态，根据电路结构特点以及D触发器工作特性，不难得到其状态图和时序图，它们分别如图5.2.2和图5.2.3所示。
其中虚线是考虑触发器的传输延迟时间t pd后的波形。
图5.2.2 图5.2.1所示电路的状态图图5.2.3 图5.2.1所示电路的时序图由状态图可以清楚地看到，从初始状态000(由清零脉冲所置)开始，每输入一个计数脉冲，计数器的状态按二进制递增（加1），输入第8个计数脉冲后，计数器又回到000状态。
因此它是23进制加计数器，也称模八（M=8）加计数器。
从时序图可以清楚地看到Q0，Q1,Q2的周期分别是计数脉冲（CP）周期的2倍，4倍、8倍，也就是说Q0,Q1,Q2,分别对CP波形进行了二分频，四分频，八分频，因而计数器也可作为分频器。
需要说明的是，由图5.2.3中的虚线波形可知，在考虑各触发器的传输延迟时间t pd时,对于一个n位的二进制异步计数器来说，从一个计数脉冲（设为上升沿起作用）到来,到n个触发器都翻转稳定,需要经历的最长时间是nt pd ，为保证计数器的状态能正确反应计数脉冲的个数,下一个计数脉冲（上升沿）必须在nt pd后到来，因此计数脉冲的最小周期T min＝nt pd。
2.二进制异步减计数器图5.2.4是3位二进制异步减计数器的逻辑图和状态图。
从初态000开始，在第一个计数脉冲作用后，触发器FF0由0翻转为1（Q0的借位信号），此上升沿使FF1也由0翻转为1(Q1的借位信号)，这个上升沿又使FF2由0翻转为1，即计数器由000变成了111状态。
14位二进制串行计数器11 CD4060
14位二进制串行计数器CD4060CD4060 是由一振荡器和14 级二进制串行计数位组成。
振荡器的结构可以是RC 或晶振电路。
CR 为高电平时，计数器清零且振荡器停止工作。
所有的计数器均为主-从触发器，在/CP1 （和CP0 ）的下降沿，计数器以二进制进行计数。
在时钟脉冲线上使用斯密特触发器对时钟的上升和下降时间无限制。
引出端功能符号：/CP1 时钟输入端CP0 时钟输出端/CP0 反向时钟输出端Q4-Q10,Q11-Q14 计数器输出端/Q14 第14 级计数器反相输出端VDD 正电源VSS 地功能表：输入功能/CP1 CRX H 清除下降沿L 计数上升沿L 保持CD4060 是14位二进制计数器/振荡器电路，通过外部简单的RC振荡器，F=1/(2.3RtCt),输出方波时间可选，有2的4次方，5次方，6次方，7次方，8次方，9次方，10次方，12次方，13次方，14次方。
CD4060提供了16 引线多层陶瓷双列直插（D）、熔封陶瓷双列直插（J）、塑料双列直插（P）和陶瓷片状载体（C）4 种封装形式。
CD4060资料/ad/PCB/1482.html该定时器利用CD4060的振荡器组成一个低频阻容振荡器，通过内部多级分频后，可以输出一个长时间的时基信号。
将这个长时间的时基信号再通过多级分频后，就会得到更长的延时控制时间，这就可以组成一个高精度的长延时控制器。
工作原理采用CD4060数字集成电路制作的长延时定时器（一）电路原理图如图所示。
该电路由时基信号发生器、多级分频器和控制电路组成。
时基信号发生器是由CD4060组成的阻容振荡器和它的分频器组成的，其中R的数值为IMn，C的数值为1pF,由振荡器公式t＝2.282 C1，求得t＝2.2s。
经过内部14级分频后，从Q14输出的时基信号周期为10h.多级分频器是由CD4017十进制计数／脉冲分配器组成的。
CD4017共有10个输出端，可组成一个10挡分频器。
时序逻辑电路14
功能说明： 当 CR = 1 时，计数器置零。
当 CR = 0 时，计数器输出状态与 LD、CP+ 与CP- 有关。
当 LD = 0 时，QA、QB、QC 、QD 由输入数据A、B、C、D
直接控制，达到预置数码之目的。
当 LD = 1 时，若计数脉冲从 CP+ 端输入则进行加法计数； 若计数脉冲从 CP- 端输入则进行减法计数。
在电源 Vcc 和地之间接入一只 0.1 µF 的旁路电容。与 CT74LS194 相容的
组件有 CC40194 和 C422 等。
CT74LS194 功能表
CR
M1
M0
0
x
x
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
功能
清零 保持 右移 左移 并行输入
14.2.3 环形脉冲分配
环形脉冲分配器：使一个矩形脉冲，按一定的顺序在输出 端 Q0 ~ Q3 之间，轮流分配反复循环输出的电路。
14.2.2 移位寄存器
在实际应用中，经常要求寄存器中数码能逐位向左或向右 移动。
一、单向移位寄存器
1．右移寄存器 各触发器的输出端 Q 与右邻触发器 D 端相连；各 CP 脉冲 输入端并联；各清零端并联。
工作过程：
寄存器初始状态 Q0Q1Q2Q3 = 0000，D0D1D2D3 = 0000，输入 数据为 1010； 第 1 个 CP上升沿出现前：Q3Q2 Q1Q0 = 0000，D3D2D1D0 = 0000 第 1 个 CP 上升沿出现时：Q0Q1Q2Q3 = 0000，D0D1D2D3 = 1000 第 2 个CP 上升沿出现时：Q0Q1Q2Q3 = 1000，D0D1D2D3 = 0100 第 3 个 CP 上升沿出现时：Q0Q1Q2Q3 = 0100，D0D1D2D3 = 1010 第 4 个 CP 上升沿出现时：Q0Q1Q2Q3 = 1010
二进制计数器及应用
二进制计数器及应用二进制计数器是一种可以递增或递减的电子电路，用于实现二进制数字的计数功能。
它是数字电路中非常常见的一种元件，广泛应用于各种电子设备，包括计算机、通信设备、数字显示以及其他需要计数功能的场合。
下面将对二进制计数器的原理、工作方式以及应用进行详细的解析。
二进制计数器的原理是基于二进制数制的性质。
在二进制数制中，每一位上的数码仅有两个取值，即0和1。
通过不同位上的数码的递增或递减，可以实现整个二进制数字的计数。
二进制计数器根据具体需求可以是n位的，其中n表示该计数器可以表示的不同数字的个数。
二进制计数器可以分为同步计数器和异步计数器两种类型。
同步计数器是指各位的计数是同步进行的，每一位的状态变化受到前一位的影响。
异步计数器则是指各位的计数是异步进行的，各位的状态变化相互独立。
在实际应用中，根据要求选择合适的类型。
同步计数器是常用的类型，其工作原理是通过各位之间的协调关系来实现计数功能。
一个典型的同步计数器由多个触发器构成，每个触发器的输出连接到下一个触发器的输入。
触发器的输入是由前一个触发器的输出以及时钟信号决定的。
通过适当的控制时钟信号，触发器的输出可以按照规定的逻辑关系进行变化，从而实现二进制计数。
同步计数器的优点是计数稳定，缺点是触发器的数量较多，占用面积较大。
异步计数器采用不同的逻辑门电路实现，其工作原理是各位之间的状态变化相互独立。
异步计数器的输入来自于前一位的输出以及其他逻辑门的输出，通过逻辑门的运算来实现状态的变化。
异步计数器的优点是电路简单，占用面积小，但其计数过程中容易出现状态不稳定的问题，需要通过适当的控制电路来解决。
二进制计数器在实际应用中有着广泛的应用。
首先，它是计算机中重要的组成部分之一。
计算机通过使用二进制计数器来实现各种计数功能，例如程序的指令计数、数据的读写计数以及时钟的计数等。
其次，二进制计数器也常用于通信设备中。
通信设备中需要计算传输数据的帧数、错误的个数以及时间的计数等，这些功能大多依赖于二进制计数器。
二进制计数器
2019/11/20
(a) 电路图 （b）时序图
12
2．异步二进制减法计数器
必须满足二进制数的减法运算规则：0-1不够减， 应向相邻高位借位，即10-1＝1。
组成二进制减法计数器时，各触发器应当满足： ① 每输入一个计数脉冲，触发器应当翻转一次 （即用T′触发器）； ② 当低位触发器由0变为1时，应输出一个借位信 号加到相邻高位触发器的计数输入端。
2019/11/20
13
（1）JK触发器组成的3位异步二进制减法计数器 （用CP脉冲下降沿触发）。
仿真
图5-16 3位异步二进制减法计数器
2019/11/20
(a)逻辑图 ( b)时序图
14
表5-6 3位二进制减法计数器状态表
CP顺序 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Q2 Q1 Q0 000 111 110 101 100 011 010 001 000
8
1000
9
1001
10
1010
11
1011
12
1100
13
1101
14
1110
15
1111
16
0000
22
图5-19 4位同步二进制加法计数器的时序图
2019/11/20
23
仿真
图5-20 T40位=同J0步=K二0=进1制加法计数器 T1=J1=K1= Q0
T2=J2=K2= Q1Q0
2019/11/20
器翻转，计数减1。
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（2）触发器的翻转条件是：当低位触发器的Q端 全1时再减1，则低位向高位借位。
10－1＝1 100－1＝11 1000－1＝111 10000－1＝1111
电子工程科-- 同步二进制计数器 - 同步十进制计数器
异步计数器的时序图 异步计数器的时序图
-异步二进制计数器 -异步十进制计数器
退出
计数器
异步计数器
分类
同步计数器
一、按计数进制分为：二进制、十进制、N进制。 二进制计数器： 当输入计数脉冲到来时，按二进制数规律进行计数的电路 十进制计数器： 按十进制数规律进行计数的电路 N进制计数器：
2.工作原理：
3位二进制减法计数器计数状态顺序表如下
计数器状态 计数顺序 0 1 2 3 4 5 6 7 8
n
Q2
0 10 1 1 0 0
n
Q0
n
0 1 0 1 0 1 0 1 0
异步十进制加法计数器
学习要点：
十进制计数器的逻辑功能，即计数状态顺序表、 工作波形。异步十进制加法计数器是在4位异步 二进制加法计数器的基础上经过适当修改获得的。 它跳过了1010～1111六个状态，利用自然二进制 数的前十个状态0000～1001实现十进制计数。
n n
n
3.计数状态顺序表
计数器状态 计数顺序 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Q3
0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0
n
Q2
0 0 0 0 1
n
Q1
0
0 1 1 0
n
Q0
n
0
1 0 1 0
1 1 1
0 0 0
0
1 1 0 0 0
1
0 1 0 1 0
4.工作原理
FF0和FF2为T′触发器。
Q3
n1
(Q1 Q0 ) Q2
n n
二进制计数器
图5-17 4位二进制同步加法计数器74LS161的逻辑符号
如表5-6所示为74LS161的功能表。
清零 RD 0 1 1 1 1
预置 LD × 0 1 1 1
使能
EP ET ××
××
0× ×0
1
1
表5-6 74LS161的功能表
J1 J2
K1 K2
Q0 Q0Q1
J3 K3 Q0Q1Q2
由于该电路的驱动方程规律性较强，只需用“观察法”就 可画出时序波形图或状态转换表（参见表5-4）。
表5-4 4位二进制同步加法计数器的状态转换表
计数脉冲序号 0 1 2 3 4 5 6
电路状态 Q3Q2Q1Q0 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110
如图5-11所示为JK触发器组成的4位异步二进制加法计数器的 电路结构。
图5-11 4位异步二进制加法计数器的电路结构
图5-11中，将JK触发器连接成T触发器（即 J K 1 ）的 形式，最低位触发器 FF0的时钟脉冲输入端接计数脉冲CP，其 他触发器的时钟脉冲输入端接相邻低位触发器的Q端。
由于该电路的连线简单且规律性强，因此无须用前面介绍的 分析步骤进行分析，只需进行简单的观察与分析就可画出时序波 形图和状态转换图，这种分析方法称为“观察法”。
2）二进制同步减法计数器
如表5-5所示为4位二进制同步减法计数器的状态转换表。
计数脉冲序号
电路状态 Q3Q2Q1Q0
等效十进制数
0
0000
0
1
1111
15
2
1110
14
3
数字电路二进制十进制计数器
CP
计数脉冲
n个触发器 组合电路
Z
进位输出
图6.5.1 计数器旳基本构造框图
1
(1)按模值
二进制计数器 十进制计数器 任意进制计数器
(2)按存储器旳状态变 化是否同步进行
同步计数器 异步计数器
加法计数器
(3)按逻辑功能 减法计数器 可逆计数器
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一、二进制计数器
模值M=2n， 计数范围：0～2n-1
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一、二进制计数器
2.异步二进制计数器（由SSI构成） (1)加法计数器 ①基本构造
a.T′FF形式 b.CP1=CP，CPi =
Qi-1 上升沿触发 Qi-1 下降沿触发
n
c. Z Qj
j 1
( i=2,3,…,n )
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②电路实例 例2 用DFF构成旳3位二进制异步加法计数器电
路，如图6.5.5所示。
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一、二进制计数器
1.同步二进制计数器（由SSI构成）
(2)减法计数器
①基本构造
a.CP1=CP2=…=CPn=CP
b.TFF形式 i1
c.T1=1，Ti Qj (i 2,3, , n)
n
j 1
d. Z Qj
j 1
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同步计数器小结：
同步计数器旳特点是：在计数过程中，应 该翻转旳触发器是同步翻转旳，不需要逐 层推移。因而同步计数器旳稳定时间只取 决于单级触发器旳翻转时间（与位数多少 无关），计数速度快。因为计数脉冲要同 步加到各级触发器旳CP输入端，就要求给 出计数脉冲旳电路具有较大旳驱动能力。
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③应用：
74161旳同步级联方式
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一、二进制计数器
二进制计数器
⼆进制计数器课题：⼆进制计数器课时：讲三课时练⼀课时教学要求：（1）掌握计数器的功能；（除计数外，还可⽤于分频、定时、测量等）（2）掌握⼆进制计数器的功能、组成及常见的分类。
教学过程：⼀、异步⼆进制计数器 1、电路组成从图中可知：CP 脉冲直接控制F 0的翻转， Q 0控制F 1的翻转，Q 1控制F 2的翻转。
能够记忆输⼊脉冲个数的电路称为计数器。
计数器⼆进制计数器⼗进制计数器N 进制计数器加法计数器同步计数器异步计数器减法计数器可逆计数器加法计数器减法计数器可逆计数器⼆进制计数器⼗进制计数器 N 进制计数器2、⼯作过程（1）计数器⼯作前应先清零。
使CR＝0，则Q2Q1Q0=000。
（2）计数：CR＝1。
当第⼀个CP脉冲的下降沿到来时，F0翻转――Q0由0变到1，F1不翻转，F2不翻转。
当第⼆个CP脉冲的下降沿到来时，F0翻转――Q0由1变到0，此时F1翻转――Q1由0变到1，F2不翻转。
当第三个CP脉冲的下降沿来时，F0翻转――Q0由0变到1，此时F1不翻转――Q1仍为1，F2还是不翻转。
当第四个CP脉冲的下降沿来时，F0翻转――Q0由1变到0，此时F1翻转――Q1由1变为0，F2也翻转――Q2由0变为1。
依次循环。
波形图：⼆、异步⼆进制减法计数器电路图：《教材》P234的图给学⽣分析，下图请学⽣⾃⼰分析。
功能表波形图F0每输⼊⼀个时钟脉冲翻转⼀次，F1在Q0由1变0时翻转，F2在Q1由1变0时翻转。
三、⼆进制同步计数器电路图：《教材》P235的图给学⽣分析，下图请学⽣⾃⼰分析。
电路分析：F0每输⼊⼀个时钟脉冲翻转⼀次；F1在Q0=1时，在下⼀个CP触发沿到来时翻转；F2在Q0=Q1=1时，在下⼀个CP 触发沿到来时翻转。
功能表：波形图：四、集成⼆进制计数器简介P2361、四位异步⼆进制计数器CT74LS293功能：实现四位异步⼆进制加法计数和三位异步⼆进制加法计数。
符号意义：“×”表⽰取值任意――0或1；“↓”表⽰由⾼电平跳变到低电平――脉冲的下降沿触发，“↑”脉冲的上升沿――正跳变触发。
14进制计数器课程设计
14进制计数器课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握14进制计数器的概念、原理及应用；2. 了解14进制与其他进制（如二进制、十进制等）之间的转换方法；3. 理解计数器在不同进制下的运作规律。
技能目标：1. 能够正确使用14进制计数器进行计数、运算和转换；2. 学会运用所学知识解决实际计数问题，提高解决问题的能力；3. 培养学生的逻辑思维能力和动手操作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对计数器及其相关知识的兴趣，激发学习热情；2. 增强学生的团队合作意识，提高沟通协作能力；3. 培养学生严谨、细致的学习态度，树立正确的价值观。
课程性质：本课程属于信息技术与数学学科的交叉领域，旨在通过14进制计数器的学习，让学生掌握进制转换和计数的基本原理，提高学生的实际操作能力。
学生特点：考虑到学生所在年级，已有一定的数学基础和逻辑思维能力，对新鲜事物充满好奇心，善于合作与探究。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调动手操作，以任务驱动和问题解决为导向，引导学生主动探究，培养其自主学习能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，因材施教，确保课程目标的达成。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际生活和后续学习中，实现知识的内化和迁移。
二、教学内容1. 计数器的基本概念与分类- 计数器的作用与意义- 14进制计数器的特点2. 14进制计数原理- 14进制的基数与权值- 14进制与十进制的转换方法- 14进制计数器的运算规则3. 进制转换方法及应用- 14进制与二进制的转换- 14进制与八进制的转换- 进制转换在实际问题中的应用4. 计数器操作与运算- 14进制计数器的操作方法- 基本运算（加、减、乘、除）- 解决实际计数问题的案例分析5. 14进制计数器编程实践- 编程环境与工具介绍- 设计并实现简单的计数器程序- 编程解决进制转换和计数问题教学内容安排与进度：第一课时：计数器基本概念与分类，14进制计数原理第二课时：进制转换方法，14进制与十进制的转换第三课时：14进制与二进制、八进制的转换，计数器操作与运算第四课时：实际问题案例分析，14进制计数器编程实践教材章节：《信息技术》第三章 计数器与编码《数学》第二章 进制与计数教学内容确保科学性和系统性，结合课程目标，注重理论与实践相结合，培养学生的实际操作能力和编程思维。
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教
教学过程 A．复习 1．寄存器的工作原理分析 2．寄存器的功能 B．引入
案
纸
学生活动 学时 分配
在数字系统中，往往需要对脉冲的个数进行计数，以实现测量、运算 和控制。具有计数功能的电路，称为计数器。 分类： 进位制：二进制计数器、非二进制计数器。 计数增减：加法计数器、减法计数器。 CP：同步计数器、异步计数器。 C．新授课 14.3.1 二进制计数器 一、二进制加法计数器 1．异步二进制加法计数器 分析：结构特点——低位触发器 Q 端接至高位触发器的 C1 端。 a．JK1， Qn1 Q n ，翻转功能。 （教师突出 重点） （启发讲解）
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1．当 L D 0 时， QA 、 QB 、 QC 、 QD 由输入数据 A、B、C、D 直接控制，达到预置数码之 目的； 2．当 L D 1 时，若计数脉冲从 CP 端输入则进行加法计数；若计数脉冲从 CP 端输入则进 行减法计数。
SN74193 功能表 输 CR 1 0 0 0 入 A × A × × B × B × × C × C × × D × D × × 输 出
（3） 计数脉冲是同时加到各触发器的输入 C1 端 → 各触发器状态变化与计数脉冲同步， 加 快计数速度。 CP 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Q3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 Q2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 Q1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 Q0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0
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淮海技师学院教案
编号：SHJD—508—14 版本号：A/0 流水号：
授课日期 班 级
课题：14.3.1 二进制计数器 教学目的、要求：1．了解计数器的功能 2．二进制计数器的电路组成原理
3．集成二进制计数器的使用常识
教学重点：计数器的工作原理 教学难点：触发器的简单应用 授课方法：教授法、练习法、讨论法 教学参考及教具（含电教设备） ： 板书设计：
1 1 1 1 1 0
0 1 1 1 1 0
1 0 0 1 1 0
1 0 1 0 1 0
c．这是一种异步二进制加法计数器。 2．同步二进制加法计数器 （1）电路图 （2）分析逻辑关系 F0 F1 F2 F3 每输入一次脉冲翻转一次 Q01 Q0Q11 Q0Q1Q21 J0K01 J1K1Q0 J2K2Q0Q1 J3K3Q0Q1Q2
b．状态表 输入脉冲序号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Q3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 Q2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 Q1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 Q0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0
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11 12 13 14 15 16
LD
× 0 1 1
CP
× × 1 ↑
CP
× × ↑ 1
QA
0 A
QB
0 B
QC
0 C
QD
0 D
加法计数 减法计数
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
表中表示信号可取任意值；表示由低电平向高电平变化时(上升沿)触发有效
小结： 1．异步二进制加法计数器 2．同步二进制加法计数器 作业： 练习册
教后记：
14.3.1 二进制计数器 一、二进制加法计数器 1．异步二进制加法计数器 分析：结构特点——低位触发器 Q 端接至高位触发器的 C1 端。 a．JK1， Qn1 Q n ，翻转功能。
b．状态表 输入脉冲序号 0 1 2 3 4 5 6 7 Q3 0 0 0 0 0 0 0 0 Q2 0 0 0 0 1 1 1 1 Q1 0 0 1 1 0 0 1 1 Q0 0 1 0 1 0 1 0 1
（要 求学 生记 录）
13 14 15 16
1 1 1 0
1 1 1 0
0 1 1 0
1 0 1 0
（4）SN74193（T215）同步 4 位二进制可逆计数器简介。 实用的同步二进制计数器广泛采用中规模集成计数器。 例如 SN74193 同步四位二进制可逆集成计数器，如图所示。 A、B、C、D 为数据输入端； QA 、 QB 、 QC 、 QD 是数码输出端； CP和 CP分别为加法与减法计数脉冲输入端；CR 为置 0 端， L D 为置数控制端。 SN74193 同步四位二进制可逆集成计数器的功能参见表。 当 CR1 时，计数器置零。 当 CR0 时，计数器输出状态与 LD、 CP 与 CP 有关。