计数器
数字电路计数器
F0
K
JQ F1
K
JQ F2
K
驱动方程
J0 1 J1 1 J2 1
K0 1 K1 1 K2 1
状态方程 （时钟方程）
__ __
(Q n1 J Q n K Q n )
__
Q0n1 Q0n
__
Q1n1 Q1n
__
Q2n1 Q2n
(CP0 CP) (CP1 Q0 ) (CP2 Q1 )
自考 P191 9(2)(3),10
1 0 0 1
2 0 1 0
3 0 1 1
4 1 0 0
5 1 0 1
6 1 1 0
7 1 1 1
8 0 0 0
状态转换图 时序图
Q2Q1Q0
000 001 010 011
111 110 101 100
CP
Q0
二分频器 fcp/2
Q1
四分频器 fcp/4
Q2
八分频器 fcp/8
特点：用T’触发器构成，时钟下降沿触发最低位， 低位下降沿触发高位。
四分频器 f/4
Q2
八分频器 f/8
特点：用T’触发器构成，时钟上升沿触发最低位， 低位上升沿触发高位。
边沿JK触发器构成的异步二进制减法计数器
Q0
Q1
Q2
JQ F0
K
JQ F1
K
JQ F2
K
CP
Q0
二分频器 f/2
Q1
四分频器 f/4
Q2
八分频器 f/8
特点：用T’触发器构成，时钟下降沿触发最低位， 低位上升沿触发高位。
驱动方程
__
D0 Q0n
__
D1 Q1n
计数器(Counter) 数电课件
2. N进制计数器的构成方法
Ⅰ. 用同步清零端或置数端归零构成N进制计数器
数器。 M通常又叫做计数器的容量，或计数器的计数长度。
3. 分类
Ⅰ. 计数器按计数进制可分为二进制计数器、十进制计数器和N进制计数器； Ⅱ. 按计数的增减趋势可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器；
Ⅲ. 按计数器中各触发器的状态翻转是否与计数脉冲同步分为同步计数器和异步计数器。
二、二进制计数器 1. 二进制同步计数器
CP0 CP
CP1 Q0n CP2 Q1n
CP3 Q0n
Q n 1 0
Q0n
Q n 1 1
Q3n Q1n
Q n 1 2
Q2n
Q n 1 3
Q2nQ1n
D触发器特性方程 ⑥. 驱动方程组
Qn1 D
D0 Q0n；
二进制同步减法计数器的级间连接规律 ①. 驱动方程组
T0 J0 K0 1；
T1 J1 K1 Q0n；
T2 J2 K2 Q1n Q0n；
L
L
Ti
Ji
Ki
Q Q n n i1 i2
L
Q1n Q0n
i 1
Q
n。
j
计数器
引言计数器是数字系统中用的较多的基本逻辑器件，也是现代最常用的时序电路之一，它不仅能记录输入时钟脉冲的个数，还可以实现分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列。
例如，计算机中的时序发生器、分频器、指令计数器等都要使用计数器。
计数器的种类不胜枚举，按触发器动作动作分类，可以分为同步计数器和异步计数器；按照计数数值增减分类，可以分为加计数器、减计数器和可逆计数器；按照编码分类，又可以分为二进制码计数器、BCD码计数器、循环码计数器。
此外，有时也会按照计数器的计数容量来区分，如五进制、十进制计数器等等。
1设计构思及理论根据电路的设计要求，要实现二―五―十进制计数，可以先实现十进制计数，然后通过倍频产生五进制计数和二进制计数；也可以先实现二进制计数和五进制计数，然后把它们连接起来进而产生十进制计数。
对比以上两种方法，明显后面的方法比较容易实现，而且实现所需的门电路也比较少，因而选择用第二种方法来进行设计。
1.1 二进制计数的原理二进制计数的原理图如图1.1.1所示，可以用一个T触发器接成一个'T触发器，这样在时钟的作用下，每来一个时钟触发器的输出与前一个状态相反，这样就够成了一个二进制计数器。
图1.1.1 二进制计数原理图图1.1.2 二进制计数波形图1.2 五进制计数的原理五进制计数的原理图如图2.2.1所示，要进行五进制计数，至少要有3个存储状态的触发器，本原理图中选用两个JK 触发器和一个'T 触发器构成五进制计数器，在时钟的作用下就可以进行五进制计数。
图1.2.1 五进制计数原理图图1.2.2 五进制计数波形图2 系统电路的设计及原理说明2.1 系统框图及说明图2.1.1 十进制计数框图图2.1.2 二-五进制计数框图根据设计的要求，在构成十进制计数器时，只需将二进制计数器和五进制计数器级联起来，即将二进制计数器的输出作为五进制计数器的时钟输入接起来就可以实现十进制计数了。
而在进行二-五进制计数时，可以将五进制计数器的输出作为二进制计数器的时钟输入，外部时钟输入到五进制计数器的时钟输入端即可在一个外部输入时钟的控制下分u oClk u ou 1别产生二进制计数和五进制计数了。
计数器
此上升沿使十位的74LS192(2)从0000开始计数 直到第100 此上升沿使十位的74LS192(2)从0000开始计数,直到第100 开始计数, CP脉冲作用后 计数器由1001 1001恢复为 脉冲作用后, 恢复为0000 0000, 个CP脉冲作用后,计数器由1001 1001恢复为0000 0000,完成 一次计数循环. 一次计数循环.
▲ 二—五—十进制计数器74LS90 十进制计数器74LS90
二进制计数器:FF0构成一个二进制计数器; 构成一个二进制计数器; 二进制计数器: 五进制计数器: 异步计数器(五进制计数器) 五进制计数器:FF1,FF2,FF3构成模 5异步计数器(五进制计数器); 8421码异步十进制计数器:时钟脉冲接CP 8421码异步十进制计数器:时钟脉冲接CP0 ,CP1端与Q0端相连. 端与Q 端相连. 码异步十进制计数器 5421码异步十进制计数器:时钟脉冲接CP 5421码异步十进制计数器:时钟脉冲接CP1 ,CP0端与Q3端相连. 端与Q 端相连. 码异步十进制计数器 74LS90又称为 74LS90又称为二—五—十进制计数器. 又称为二 进制计数器.
Q3 Q2 Q1 Q0
0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 计 数 计 数 计 数 计 数
▲ 引脚功能说明 S1, S2:S1 S2 = 1时,计数器置"9",即被置成1001状态,与CP无关.且优 先 时 计数器置" ,即被置成 状态, 无关. 状态 无关 , 级别最高. 级别最高. RD1 RD2:当S1 S2 = 0时,RD1 RD2 = 1计数器清零. 计数器清零. 时 计数器清零 Q3Q2Q1Q0:输出端 CP0, CP1:双时钟输入端
0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0
什么是计数器
什么是计数器计数器在计算机科学中扮演着至关重要的角色。
它是电子设备中用于计算和存储计数值的物理或逻辑组件。
计数器能够进行递增或递减操作，并将结果储存在其内部的寄存器中。
无论是在电子设备、软件应用还是数学领域中，计数器都起着举足轻重的作用。
一、计数器的定义及工作原理计数器是一种特殊的电子元件，具备存储和计算能力。
其工作原理基于离散数学中的数字逻辑。
计数器可接受一个时钟信号作为输入，并通过计数操作改变其状态和输出。
1.1 二进制计数器二进制计数器是最常见的一种计数器类型。
它由若干个触发器组成，每个触发器接受上一个触发器的输出作为输入。
当最低有效位触发器计数到最大值时（例如3），它的输出信号将会触发下一个更高有效位触发器加1。
二进制计数器可以实现多种计数序列。
1.2 同步计数器与异步计数器根据时钟信号的控制方式，计数器可分为同步和异步两种类型。
同步计数器的所有触发器都由同一个时钟信号来驱动，这意味着它们在同一时刻进行状态更新。
而异步计数器则允许触发器在不同的时钟信号到来时进行状态更新。
二、计数器的应用领域计数器在各个领域中都扮演着重要的角色。
以下是一些计数器的常见应用：2.1 时钟和定时器计数器被广泛用于计时和时序控制。
在电子设备中，计数器可以生成稳定的时钟信号，确保设备的同步运行。
同时，计数器还可以用于计时器的实现，比如在烤箱中设置一个定时器用来控制烹饪时间。
2.2 频率合成和频率测量计数器可以通过测量时钟周期来计算频率。
在无线电通信中，计数器常被用于频率合成和频率测量。
通过将时钟信号分频，计数器能够生成所需频率的方波信号。
2.3 计数与累加计数器还可用于计数和累加操作。
例如，在机器人领域，计数器可用来追踪机器人移动的步数。
此外，计数器还可用于测量事件的发生次数，比如计数点击次数、触发次数等。
2.4 密码学和安全计数器在密码学和安全领域中也起到重要作用。
序列号生成器中的计数器能够生成唯一的序列号。
在加密算法中，计数器可以用作初始化向量，提高加密强度。
数电-时序逻辑电路 计数器
——依照一般同步时序电路的设计步骤
例题
用D触发器设计同步十进制加法计数器 用JK触发器设计同步六进制减法计数器
（1）异步二-十进制计数器 74HC/HCT390
FF0 二进制计数器 CP0输入，Q0输出
FF1——FF3
异步五进制计 数器（P277）
CP1输入，Q3、Q2、Q1输出
CP1 1
1000~1111 8进制
异步计数器
方法二 整体反馈清0法实现72进制加法计数器
1 CP
××××
CR D0 D1 D2 D3
CET
CEP 74161(0) TC CP Q0 Q1 Q2 Q3 PE 1
××××
CR D0 D1 D2 D3
CET
CEP 74161(1) TC
CP Q0 Q1 Q2 Q3 PE 1
TC
CEP
74161
PE
>CP Q0 Q1 Q2 Q3
CR: 异步清零端
CP:
有效
PE: 同步并行置数使能端
D0 - D3 ：预置数据输入端 CET、CEP: 计数使能端
TC:进位输出端，用于级连（TC = CET·Q3·Q2·Q1·Q0）
74161逻辑功能表
输入
输出
清预 零置
使能
时 钟
预置数据输入
连接方式1 Q2 Q1 Q0 000 001 010 011 100 101 110 111 000 001
（5421码）
连接方式2 Q0 Q3 Q2 Q1 0 000 0 001 0 010 0 011 0 100 1 000 1 001 1 010 1 011 1 100
二-五-十进制加法计数器
计数器课件
04
计数器的常见故障及排除方法
计数器不计数故障及排除方法
电源故障
检查电源插头是否松动 或脱落，电源开关是否
打开。
传感器故障
检查传感器是否松动或 损坏，如有需要更换。
电路故障
检查电路板排线脱落， 芯片是否有烧毁痕迹。
排除方法
重新安装电源插头，打 开电源开关，更换损坏 的传感器，修复或更换
电路板。
计数器计数值不准确故障及排除方法
智能化发展
智能化是计数器技术的重要发展方向。通过与人工智能技 术的结合，计数器能够实现自适应学习、预测等功能，提 高计数的智能化水平。
多样化应用
计数器技术已经广泛应用于各个领域，如工业生产、医疗 保健、交通运输等。未来，计数器技术将进一步拓展应用 领域，满足更多行业的需求。
未来计数器在各个领域的应用前景
计计数器的基本原理 • 计数器的应用场景 • 计数器的常见故障及排除方法 • 计数器的维护与保养 • 计数器的发展趋势与展望
01
计数器概述
定义与作用
定义
计数器是一种用于记录、统计、显示 数字的电子设备。
作用
计数器广泛应用于各个领域，如工业 自动化、商业零售、交通运输等，用 于实现数字的精确记录和统计，提高 工作效率和准确性。
计数器无法清零
检查清零按键是否正常工作， 如有需要更换。
排除方法
更换损坏的显示屏，更换损坏 的清零按键或参数设置按键。
05
计数器的维护与保养
计数器的日常维护
清洁
定期清洁计数器表面，保持干净整洁。
防潮
保持计数器工作环境的干燥，避免潮湿环境导致电路板受潮。
防尘
避免灰尘进入计数器内部，影响计数器的正常工作。
计数器
第五章 时序逻辑电路
一位四位的同步二进制计数器有24个状态，二个
四位同步二进制可构成八位二进制计数器，级联方 式为：
当低位Q为1111时，在下一个时钟作用下，Q回
到0000并产生进位C0
C0=Q3Q2Q1Q0 可构成 28=256 个状态。
CP X CP X CP CP X CP X CP
第五章 时序逻辑电路
用同步清零设计32#：
Cr Q0Q3Q2Q1Q0
用异步清零设计32# ： Cr Q1
三、非二进制计数器：
（一） BCD异步十进制计数器：
第五章 时序逻辑电路
分析：
第五章 时序逻辑电路
异步5#计数器
第五章 时序逻辑电路
10#计数器（无规则计数）
第五章 时序逻辑电路
第五章 时序逻辑电路
异步清零
异步置9
第五章 时序逻辑电路
90的应用：
1．用90构成8421码六进 制计数器 方法： 令 R0(1) = QB ， R0(2) = QC
0110→0000
第五章 时序逻辑电路
2．用90计数器构成36进制8421码计数器
用两片74LS 90构成 36 进制8421码计数器，个 位片的 QD可以给十位片提供计数脉冲信号，当出现 (0011 0110—36)状态时，个位十位同时清零。
异步计数器的特点： 优点:结构简单； 缺点：①工作频 率较低; ②存在竞 争冒险。
第五章 时序逻辑电路
(三)8421码同步十进制计数器 74LS160同步置数
（四）集成同步十进制可逆计数器 74LS168
计数器-寄存器
4.5.3 显示译码器
用来驱动各种显示器件，从而将用二进制代码表示 的数字、文字、符号翻译成人们习惯的形式直观地显示 出来的电路，称为显示译码器。
1、数码显示器abFra bibliotekcda
f
b
g
e
c
d
ef gh (a) 外形图
a b c d e f g h
(b) 共阴极
+VCC a b c d e f g
h (c) 共阳极
0 01 1
0111
00 00
整数部分：高位的 BI / RBO 与低位的RBI 相连
小数部分：低位的 BI / RBO 与高位的RBI 相连
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
· ·
计数器是一种应用十分广泛的时序电路，除 用于计数、分频外，还广泛用于数字测量、运算 和控制，从小型数字仪表，到大型数字电子计算 机，几乎无所不在，是任何现代数字系统中不可 缺少的组成部分。
寄存器分为基本寄存器和移位寄存器两大类。基 本寄存器的数据只能并行输入、并行输出。移位寄存 器中的数据可以在移位脉冲作用下依次逐位右移或左 移，数据可以并行输入、并行输出，串行输入、串行 输出，并行输入、串行输出，串行输入、并行输出。
寄存器的应用很广，特别是移位寄存器，不仅可 将串行数码转换成并行数码，或将并行数码转换成串 行数码，还可以很方便地构成移位寄存器型计数器和 顺序脉冲发生器等电路。
把代码状态的特定含义翻译出来的过程称 为译码，实现译码操作的电路称为译码器。
计 数 器
➢ 三位同步二进制减法计数器 • 电路
数字电子电路
• 状态表、时序图
数字电子电路
• 状态表
数字电子电路
2. 集成同步计数器74LS161 74LS161是一种同步四位二进制加法集成计数器。
➢ 管脚图
数字电子电路
➢ 逻辑功能
数字电子电路
➢ 任意N进制计数器 • 用74LS161心片构成十进制计数器
Байду номын сангаас
CU CD PL MR
3
Q0 Q1 Q2 Q3
2 6 7
TCU TCD
12 13
74LS19 2
图 9-4-7
设备控制技术
➢ 74LS192管脚图
➢ 74LS192的功能表
数字电子电路
➢ 100进制计数器
数字电子电路
15
1 10 9
P0 P1 P2 P3
5 4 11 14
CU CD PL MR
3
Q0 Q1 Q2 Q3
2 6 7
TCU TCD
12 13
74LS19 2
15
1 10 9
P0 P1 P2 P3
5 4 11 14
设备控制技术
计数器
数字电子电路
计数器是用来实现累计电路输入CP脉冲个数功能的时序电路。 在计数功能的基础上，计数器还可 以实现计时、定时、分频和自动控制等功能，应用十分广
计数器按照CP脉冲的输入方式可分为同步计数器和异步计数器；按照计数规律可分为加法计数器、 减法计数器和可逆计数器；按照计数的进制可分为二进制计数器（N=2n）和非二进制计数器 （N≠2n），其中，N代表计数器的进制数，n代表计数器中触发器的个数，若N=10则为十进制计 数器。
PLC基本指令-计数器
• 对输入的信号进行计数，在计数输入信号的上升 沿计一次数。
• 计数器用C表示。 • S7－200一共有256个计数器，编号从C0到C255。 • 计数器有三种类型：
– 增计数器 CTU – 减计数器 CTD – 增减计数器 CTUD • 一个计数器类型可以是三种类型中的一种，和计 数器编号无关，但是同一个计数器不可同时使用 两种或三种以上类型。
•1
• 二、增计数器CTU的工作原理
1、计数器的梯形图指令符号
CU：增1计数的脉冲 输入端 R ：复位脉冲输入端 PV：预置值，最大为 32767
•2
二、增计数器CTU的工作原理
2、使用方法
初次上电时，计数器的当前值为0，计 数器的位为OFF，常开接点断开，常闭 接点闭合。 当复位端R断开时，计数输入端（CU） 上升沿时（ON－OFF），计数器加1， 直至加到32767时停止计数。当计数器 的当前值大于或等于设定值时，计数器 的常开接点闭合，常闭接点断开。 当复位端R接通时，计数器的当前值复 归到0。 对计数器执行复位指令（R）时，计数 器的当前值复归到0。
•3
三、增计数器CTU的工作实例
语句表：
LD I0.0
LD I0.1
CTU C1,4
思考题： 1、当什么条件满足时 C1开始做增计数?
CU有上升沿输入时 R输入值为0 2、当什么条件满足时C1位值为1？ C1当前值大于或等于4时 3、当什么条件满足时计数器被复位？ R输入值为1时
•4
三、增计数器CTU的工作实例
I0.0
I0.1
3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4
C1当前值
1
2
0
C1位值
5 0
•5
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计数器知识点总结
计数器知识点总结一、计数器的原理1. 计数器的定义计数器是一种能够记录和显示物体个数或事件次数的装置。
在数字电子系统中，计数器是用来对发生的事件次数进行计数和记录的重要电子组件。
它可以通过输入信号触发，输出特定的计数信号，用于控制其他电路或设备的工作。
2. 计数器的工作原理计数器的工作原理主要涉及触发器、计数信号输入、控制信号输入和计数信号输出等方面。
当接收到计数信号输入时，计数器会相应地进行计数，并在符合设定条件时产生计数信号输出。
计数器通常采用二进制计数方式，可实现十进制、十六进制等不同计数方式。
3. 计数器的基本原理计数器由触发器、译码器、计数器控制逻辑、时钟信号和复位信号等多个部分组成。
其中，触发器用于存储和转移计数值，译码器用于将计数信号转换成输出信号，计数器控制逻辑用于对计数器进行控制和管理，时钟信号用于驱动计数器进行计数，复位信号用于将计数器清零。
二、计数器的类型1. 按工作方式划分计数器根据工作方式的不同，可以分为同步计数器和异步计数器两种类型。
同步计数器是指各级计数器都由同一个时钟信号驱动，计数过程是同步进行的。
它的优点是结构简单，易于控制，适用于需要高精度计数的场合。
异步计数器是各级计数器由不同的时钟信号驱动，计数过程是异步进行的。
它的优点是速度快，适用于需要高速计数的场合。
2. 按计数范围划分计数器根据计数范围的不同，可以分为二进制计数器、十进制计数器和十六进制计数器等多种类型。
二进制计数器是指计数器以二进制方式进行计数，适用于数字电子系统中常用的计数方式。
十进制计数器是指计数器以十进制方式进行计数，适用于人们习惯的计数方式。
十六进制计数器是指计数器以十六进制方式进行计数，适用于较大计数范围的计数方式。
3. 按应用场景划分计数器根据应用场景的不同，可以分为通用计数器、频率计数器、脉冲计数器、事件计数器等多种类型。
通用计数器是常用的通用计数设备，适用于各种计数场合。
频率计数器是用于测量信号频率的计数器，适用于频率测量场合。
什么是计数器它有哪些应用
什么是计数器它有哪些应用计数器是一种计算和记录特定事件发生次数的设备或程序。
它被广泛应用于各个领域，包括计算机科学、电子工程、物流管理等。
本文将介绍计数器的定义和原理，并讨论其在不同领域的应用。
一、计数器的定义和原理计数器是一种用于计算和记录特定事件发生次数的设备或程序。
它基于触发器、逻辑门和时钟信号等组成，能够在特定条件下进行增加或减少计数。
计数器可按照不同的进制进行计数，最常用的是二进制计数器。
计数器的基本原理是根据时钟信号的脉冲进行计数操作。
当计数器接收到一个时钟信号的脉冲时，它会根据设定的计数方式（增加或减少）进行计数操作。
计数器的输出值可以通过数码管、LED灯或其他显示设备进行显示。
二、计数器的应用1. 数字电子技术中的计数器应用计数器在数字电路中起着重要的作用。
它可以用于频率测量、计数分频、实现各种时序控制电路等。
在数字电子技术中，计数器主要通过触发器和逻辑门构成，通过时钟信号进行计数操作。
2. 计算机科学中的计数器应用计数器在计算机科学中也有广泛的应用。
在计算机的微处理器中，计数器被用于指令计数、程序计数器、中断计数等。
它可以记录程序执行的步骤，实现程序的跳转和控制。
3. 物流管理中的计数器应用计数器在物流管理中也扮演着重要的角色。
例如在仓储管理中，计数器可以用于统计货物的进出数量，准确记录存货情况。
此外，计数器还可以用于跟踪货物的运输状态，确保货物按时到达目的地。
4. 其他领域中的计数器应用计数器还被广泛应用于其他领域。
例如在交通领域，计数器可以用于车辆流量统计，实现交通流量监控和交通管理。
在科学实验中，计数器可以用于统计粒子的探测次数，实现实验数据的准确记录。
三、总结计数器是一种用于计算和记录特定事件发生次数的设备或程序。
它的应用广泛，涵盖了数字电子技术、计算机科学、物流管理等多个领域。
计数器的原理是基于触发器、逻辑门和时钟信号等组成，通过时钟信号的脉冲进行计数操作。
通过合理应用计数器，可以提高工作效率，实现精确记录和统计，推动各个领域的发展。
计数器及其应用
计数器及其应用简介计数器是一种用于记录和追踪数量的工具。
它可以在各种应用中使用，包括计数事物的数量、测量时间的经过、统计事件的发生频率等。
本文将介绍计数器的基本原理和常见的应用场景。
计数器的原理计数器是由一个数字和一个递增或递减的操作组成。
计数器的初始值可以是任意数字，而每次执行计数操作后，计数器的值都会相应地增加或减少。
计数器可以使用不同的方式实现，例如使用变量、列表、数据库等数据结构。
计数器的基本操作包括增加、减少和重置。
增加操作将计数器的值加一，而减少操作则将计数器的值减一。
重置操作将计数器的值重新设置为初始值。
计数器的应用1. 事件计数计数器可以用于统计事件的发生次数。
例如，网站管理员可以使用计数器来追踪特定页面的访问量，或者追踪用户在某个时间段内的登录次数。
通过计数器，我们可以了解事件的发生频率和趋势，以便做出相应的决策。
以下是一个使用计数器统计网站访问量的示例代码：# 初始化计数器visits =0# 网站访问处理逻辑def handle_request(request):global visits# 处理请求逻辑visits +=1# 其他处理逻辑# 获取网站访问量def get_visits():return visits2. 时间测量计数器可以用于测量时间的经过。
例如，我们可以使用计数器来计算一个任务的执行时间，或者测量一个过程的耗时。
通过计数器，我们可以分析程序的性能和效率，并作出相应的优化。
以下是一个使用计数器测量任务执行时间的示例代码：```python import time初始化计数器start_time = time.time()任务执行逻辑def perform_task(): # 任务逻辑 passperform_task()获取任务执行时间end_time = time.time() execution_time = end_time -start_timeprint(。
PLC基本指令-计数器
详细描述
在PLC程序中，使用高速计数器指令可以实 现对高速脉冲信号的快速计数功能。高速计 数器具有较高的计数频率和响应速度，可以 用于对高速脉冲信号进行精确计数和控制。 通过配置高速计数器的参数和设置，可以实
现多种不同的计数和控制方式。
05
计数器的注意事项与维 护
计数器的使用注意事项
计数器应安装在无振动的位置 ，避免强烈冲击和振动。
计数器应避免阳光直射和高温 环境，保持适宜的工作温度。
计数器的输入信号应符合规定 的电压和电流范围，避免过载 或短路。
计数器的输出信号应正确连接 ，避免短路或开路。
计数器的常见故障及排除方法
故障现象
计数器不计数
原因分析
输入信号异常、计数器内部故障
排除方法
检查输入信号是否正常、更换计 数器
排除方法
检查输入信号是否正常、重新设 置计数器参数
减计数器指令
总结词
用于减少计数值的指令
详细描述
当输入信号发生变化时，减计数器指令将使计数值减少。常用于控制流程或条件判断，例如在特定事件发生时减 少计数值。
保持计数器指令
总结词
用于在计数器值发生变化时保持当前 计数值的指令
详细描述
当计数器值发生变化时，保持计数器 指令将使计数值保持不变，直到下一 个输入信号触发。这种指令常用于需 要暂时冻结计数值的情况。
计数器的分类
01
02
03
通用计数器
能够进行加法、减法和保 持计数，适用于各种不同 的应用场景。
高速计数器
具有较高的计数频率，通 常用于高速脉冲的测量和 控制。
可逆计数器
既可以正向计数也可以反 向计数，适用于需要双向 计数的场合。
数字逻辑教学课件计数器
控制算法的实现
04
CHAPTER
计数器的实现方式
简单、基础
总结词
通过使用基本的逻辑门电路（如AND、OR、NOT门）来实现计数器的功能。每个门电路都有一定的逻辑功能，通过组合这些门电路可以实现计数器的各种操作，如计数、清零、置数等。这种实现方式虽然简单，但需要大量的门电路，因此只适用于较小的计数器。
计数器的基本原理是利用触发器的翻转特性，对输入信号的脉冲个数进行计数。
当输入信号的脉冲到达时，触发器会翻转状态，从而增加计数值。
计数器可以根据计数的进制数分为二进制计数器、十进制计数器和任意进制计数器。
此外，根据计数器的功能和结构，还可以分为同步计数器和异步计数器、加法计数器和减法计数器等。
02
详细描述
VS
灵活、可定制
详细描述
可编程逻辑器件（PLD）是一种可以通过编程来实现任意数字逻辑功能的芯片。利用PLD实现计数器，可以通过编程语言（如VHDL或Verilog）编写计数器的逻辑电路，然后将其下载到PLD芯片中实现。这种实现方式具有高度的灵活性和可定制性，可以根据实际需求进行任意规模的计数器设计。同时，PLD还具有可重复编程的优点，可以多次修改和重新编程。
任意进制计数器可以通过组合触发器和门电路实现，其结构和实现方式与十进制计数器类似，但进制的位数和计数的范围可以根据需要进行调整。
任意进制计数器的特点是灵活性高，可以根据实际需求进行定制。
同步计数器的特点是时钟信号的控制下状态变化一致，计数速度快且稳定；异步计数器的特点是触发器的状态变化不同步，可能会产生竞争冒险现象，需要采取措施进行消除。
调制解调
计数器在调制解调过程中用于实现信号的调制和解调，通过对信号的频率和相位进行计数，可以将数字信号转换为模拟信号或反之。
计数器
J0 K0 1
J 2 K 2 Q0 Q1
J1 K1 Q0 J 3 K 3 Q0 Q1 Q2
就构成了4位二进制同步减法计数器。
（3）二进制同步可逆计数器
将加法计数器和减法计数器合并起来，并引入一加/减控制信号X便构 成4位二进制同步可逆计数器，各触发器的驱动方程为：
J0 K0 1
0100
0101
0110
0111
1000
在异步计数器中，高位触发器的状态翻转必须在相邻触发器产生进位信号 （加计数）或借位信号（减计数）之后才能实现，所以工作速度较低。为
了提高计数速度，可采用同步计数器。
2．二进制同步计数器
（1）二进制同步加法计数器 由于计数器的翻 转规律性较强，只需 用“观察法”就可设 计出电路： 因为是“同步”方式， 所以将所有触发器的 CP端连在一起，接计 数脉冲。 然后分析状态图，
2．8421BCD码异步十进制加法计数器
Q3 Q2 Q1 FF 2 Q 1J Q Q0 1 FF 3 Q 1J & FF 1 1J Q FF0 1J C1 CP 计数脉冲 1K R CR 清零脉冲
∧
∧
∧
C1
C1
C1
1K R
1K R
1K R
用前面介绍的异步时序逻辑电路分析方法对该电路进行分析： （1）写出各逻辑方程式。 ①时钟方程： CP0=CP （时钟脉冲源的下降沿触发。） CP1=Q0 （当FF0的Q0由1→0时，Q1才可能改变状态。) CP2=Q1 （当FF1的Q1由1→0时，Q2才可能改变状态。）
n n n n n n Q2 Q1 Q0 Q3 Q0 Q3
Q2
n 1
n n n n Q1nQ0 Q2 Q1nQ0 Q2
4.4 计数器
数字电子
24
2、用M 进制集成计数器构成 进制计数 、 进制集成计数器构成 集成计数器构成N 利用同步清零或置数端获得 N 进制计数 思 路： M 进制计数到 SN –1 后使计数回到 S0 状态 当 的二进制代码； 步 骤：1. 写出状态 SN–1 的二进制代码； 2. 求归零逻辑表达式； 求归零逻辑表达式； 3. 画连线图。 画连线图。 构成十二进制计数器。 十二进制计数器 位二进制计数器 [例] 用4位二进制计数器 74163 构成十二进制计数器。 解： SN−1 = S11 = 1011 Q0 Q1 Q2 Q3 1. 2. 归零表达式： 归零表达式：
21
复位输入 置位输入 时钟 R0（1） R0（2） R9（1） R9（2） CP （ ） （ ） （ ） （ ） H H X L L X X H H X X X L L L X H L X L X X L H X L X L
数字电子
X X X
L L H
任意N 六、任意N进制计数器的构成 1.用触发器和门电路设计 用触发器和门电路设计 同步、 同步 异步) 2.用集成计数器构成 清零端 (同步、异步 用集成计数器构成 置数端 4 ( M = 2 或M = 10) 级联
数字电子 14
四、异步二进制计数器
数字电子
15
数字电子
16
数字电子
17
数字电子
18
数字电子
19
74LS290的特点： 的特点： 的特点 包含1个 位二进制计数器 包含 个1位二进制计数器 和1个异步五进制计数器 个异步五进制计数器 R0（1） = R0（2） =1， ， （ ） （ ） R 9（1）• R9（2） =0，直接置 ，直接置0 （ ） （ ） R9（1） = R9（2） =1， 直接置 ， 直接置9 （ ） （ ） R0（1） • R0（2） =0且 R 9（1）• R9（2） =0，加计数 且 ， （ ） （ ） （ ） （ ）
计 数 器
异步清零 同步置数
5
计数方式
1.清零 2.置数
计数方式： 1.清零 2.置数
• Ex9.2 • ex9.6
4
时钟 清零 预置 使能
输出7Leabharlann LS161CLK CR LD CTP CTT Q0 Q1 Q2 Q3
× 0 ××× 0 0 0 0
功 能
1 0 × × D0 D1 D2 D3
表 ×1 1 0 1
保持
×1 1×0
保持
1111
计数
CR:异步清零,低电平有效
LD:同步置数,低电平有效
CTP,CTT:有一为零,保持
不规则计数器 （又称任意进制计数器）
3
74LS161/163 — 4位二进制同步加法计数器
一．74LS161的逻辑简图及功能
进位输出端 C0 CR LD
预置数的控制端
Q3 Q2 Q1 Q0 74LS161 D3 D2 D1 D0
输出端 时钟脉冲 CLK （上升沿有效）
CTP
CTT 功能转换端
数据输入端
计数器 在数字电路中，能够记忆输入脉冲个数的电路。
交通灯
电梯显示
❖ 分类
加法计数器 （1）按计数的功能分 减法计数器
可逆计数器（又称加/减计数器）
同步计数器
（2）按计数的进制方式分
各触发器同时翻转的计数器，叫做同步计数 器。
异步计数器
顺次工作
各触发器不是同时翻转的计数器，称为异步 计数器。
二进制计数器 （3）按计数的数制分 十进制计数器
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目录1.设计目的 (1)2.方案论证 (1)3.具体设计 (2)3.1系统硬件电路的设计 (2)3.1.1单片机芯片AT89C51 (2)3.1.2复位电路 (4)3.1.3振荡电路 (4)3.1.4显示电路 (5)3.1.5电源部分 (6)3.2软件程序设计 (6)3.2.1系统程序流程图 (7)4．系统仿真及安装调试 (8)4.1系统仿真 (8)4.2安装调试 (10)5.操作说明 (11)6.课程小结 (11)7.附录 (12)程序清单 (12)参考资料 (15)原理图 (15)实物图 (16)元件清单 (16)一设计目的1.通过本次课程设计加深对单片机的全面认识复习和掌握，对单片机课程的应用进一步的了解。
2. 设计出一个可以工作正常的器件。
3. 通过此次课程设计能够将单片机软硬件结合起来，对程序进行编辑，校验。
4. 该实验通过单片机的倒计时原理，设计简单的倒计时器系统，拥有正确的倒计时、暂停、清零，并同时可以用数码管显示，在现实生活中应用广泛，具有现实意义二方案论证方案一：该方案采用单片机程序设计制作，它是利用芯片AT89C51的特殊功能，P3.2，P3.3控制按键开关，当按下开关P3.2，数码管将显示99，当按下开关P3.3，数码管显示暂停，当按下开关RST实现复位，数码管将显示99，其系统框图如图1所示图1图1方案一系统框图方案二：该方案采用数字电路设计，利用555定时器定时1S脉冲控制异步十进制计数器74LS192的CP脉冲，实现倒计时，并利用数码管显示。
系统框图图2方案二系统框图通过比较我发现第一种方案的电路结构比较简单，时间精度比较高，而且在软件编程方面相对简单，但第二种时间精确度不高并且电路复杂，综合比较，故选择第一种方案。
三具体设计3.1系统硬件电路的设计单片机最小系统是单片机在发挥具体测控功能时所必须的组成部分。
单片机最小应用系统方框图，如图3所示图3单片机最小系统应用框图3.1.1最小系统中本次设计使用单片机芯片AT89C51AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。
AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。
该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。
AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
AT89C51主要特性：⑴与MCS-51 兼容⑵24K字节可编程FLASH存储器⑶寿命：1000写/擦循环⑷数据保留时间：10年⑸全静态工作：0Hz-24MHz⑹三级程序存储器锁定⑺128×8位内部RAM⑻32可编程I/O线⑼两个16位定时器/计数器⑽5个中断源⑾可编程串行通道⑿低功耗的闲置和掉电模式⒀片内振荡器和时钟电路AT89C51管脚说明：VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
RST：复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE 的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。
另外，该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
3.1.2复位电路单片机在开机时都需要复位，以便CPU及其他功能部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。
单片机复位电路工作原理:当通电瞬间稳压电源给电容充电。
RESET为复位输入端,当RESET引脚持续两个机器周期以上的高电平时,使单片机完成复位操作，随着电容充电结束,将使电容与电阻之间将呈现低电平,单片机复位结束。
复位操作的主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机程序存储器从0000H单元开始执行程序。
本设计主要采用手动复位电路，其电路图如图4所示图4复位电路3.1.3振荡电路本篇论文选择的方案中采用的是内部振荡方式。
采用内部方式时在XTAL1和XTAL2引脚上接石英晶体和微调电容可以构成振荡器，如图5所示。
图中C1、C2起稳定振荡频率、快速起振的作用。
内部振荡方式所得的时钟信号比较稳定，实用电路中使用较多。
振荡频率的选择范围为1MHz～12MHz。
图5振荡电路3.1.4显示电路数码管和单片机AT89C51连接中，还需要用到电阻排。
电阻排进行降压，从而防止烧坏数码管和单片机。
图6显示电路3.1.5电源部分电源部分我们选择了USB电源线，通过连接在电脑上来输出电流，从而让数字温度报警器工作。
图7电源部分3.2 软件程序设计3.2.1系统程序流程图如图8所示。
99秒倒计时显示系统设计的程序流程图包括开始，显示99秒，启动开关，倒计时开始，复位开关，结束等。
其中复位开关符合条件进行复位，显示为99秒并暂停，当倒计时器到00后要用复位开关进行复位不然程序结束。
具体流程图如下图8所示图8四系统仿真及安装调试Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。
它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。
它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。
虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。
Proteus是世界上著名的EDA工具仿真软件，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。
是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。
在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。
Proteus软件具有其它EDA工具软件（例：multisim）的功能。
这些功能是：（1）原理布图（2）PCB自动或人工布线（3）SPICE电路仿真革命性的特点（1）互动的电路仿真用户甚至可以实时采用诸如RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。
（2）仿真处理器及其外围电路可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。
还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。
配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。
4.1系统仿真在Proteus的7 Professional软件环境下画出电路原理图，接下来就是将设计的程序在Keil C51 u Vision2开发集成环境上编译成机器语言，进入Proteus,鼠标点击菜单“debug”,选中“use romotr debugger monitor”,便可实现Keilc与Proteus连接调试。
首先在Proteus中双击单片机AT89C51,将Keil C下编程生成的sugmb.hex文件导入到AT89C51中。
可在Proteus中单击全速仿真运行按钮，等待现象的查看，同时能清楚地观察到芯片上每一个引脚的电平变化，红色代表高电平，蓝色代表低电平；如果现象不正确，则在Keil C中单步调试程序，并在Proteus观察现象，哪一步不正确则对该程序语句进行修正，调试。
直到仿真完全成功为止，总过程仿真图如下图所示。
首先按下开始按钮，启动仿真，仿真结果如下：图9 刚开始倒计数时间时的电路仿真图图10 正在倒计时计数时间的电路仿真图图11 计数时间到最小值的仿真图图4 复位之后的计数器的电路仿真图4.2安装调试硬件调试：按照附录一的电路图在面包板上连接好电路，接通电源，对应的数码管也能显示相应的数值，则证明电路完好。
显示调试：对程序的显示模块单步分析调试，发现数码管有乱码的现象，经检查发现是使用了共阴数码管，解决方法是换成共阳数码管，则数码管能正常显示数值。