集成计数器

集成计数器

所谓集成计数器，就是将整个计数器的电路集成在一个芯片上，为了增强集成计数器的适应能力，一般集成计数器设有更多的附加功能，如预置数、清除、保持、计数等多种功能。因此，它具有通用性强、便于功能扩展、使用方便等优点，应用十分普遍。

4位同步二进制加法计数器74LS161

(1) 74LS161的功能

图7-20所示为4位同步二进制加法计数器74LS161的逻辑功能示意图。图中LD为同步置数控制端，CR为异步清零控制端，CTP和CTT为计数控制端，D3～D0为并行数据输入端，Q3～Q0为输出端，CO为进位输出端。表7-9所示为74LS161的功能表。

图7-20 74LS161的逻辑功能示意图

表7-9 CT74LS161的功能表

由表7-9可知74LS161有如下主要功能：

① 异步置0功能。当CR =0时，不论有无时钟脉冲CP 和其它信号输入，计数器被置0，即Q 3Q 2Q 1Q 0=0000。

② 同步并行置数功能。当CR =1、LD =0时，在输入时钟脉冲CP 上升沿的作用下，并行输入的数据d 3d 2d 1d 0被置入计数器，即Q 3Q 2Q 1Q 0 = d3d2d1d0 。

③ 计数功能。当LD =CR =P CT =T CT =1，CP 端输入计数脉冲时，计数器进行二进制加法计数。

④ 保持功能。当LD =CR =1，且P CT 和T CT 中有0时，计数器保持原来的状态不变。

CO 为进位输出端，当计数溢出时，CO 端输出一个高电平进位脉冲。

（2) 74LS161构成N 进制计数器

74LS161是二进制计数器，也就是十六进制计数器。

用一片74LS161构成任意（N ＜16）进制计数器，则需要利用它的同步置数控制端或异步清零控制端，让电路跳过某些状态，实现N 进制计数器。

用74LS161构成N 进制计数器有反馈置数法和反馈清零法两种方法。而用反馈置数法又有两种方法：若从计数器的输出端反馈回同步置数控制端，我们称它为预置数端复位法；若从进位输出端CO 端反馈回同步置数控制端，我们称它为进位输出置最小数法。

① 预置数端复位法

预置数端复位法是：将N －1＝S （S 为计数器的输出状态）所对应的输出二进制代码中等于1的输出端通过与非门反馈到芯片的同步置数控制LD 端，使输出回零。

例如，图7-21（a ）是利用预置数端复位法构成的十进制计数器。 它是首先将CR ＝CTP =CTT =1，再令数据输入端D3D2D1D0=0000，即让计数器从Q3Q2Q1Q0=0000状态开始计数。由CP 端输入计数脉冲，计数器则按二进制开始计数，当第九个CP 脉冲到来后，输出状态S ＝Q3Q2Q1Q0=1001，则LD ＝03Q Q ＝0，当第10个CP 脉冲到来后，计数器进行同步预置，使Q3Q2Q1Q0 ＝

D3D2D1D0=0000。此时，LD ＝03Q Q ＝1，随着CP 脉冲的输入，计数器则开始下一循环计数。可见，图7-21（a ）实现的是十进制计数器,其状态图如图7-21（b ）所示。

Q 3Q 2Q 1Q 0

0000→0001→0010→0011→0100

↑ ↓

1001←1000←0111←0110←0101

（a ） （b ）

图7-21 预置数端复位法构成十进制计数器

（a ）电路 （b ）状态图

② 进位输出置最小数法

图7-21中十进制计数器的输出Q3Q2Q1Q0的变化规律为0000～1001，即用原十六进制的前十个状态构成了十进制计数器。进位输出置最小数法则是用十六个状态中的后十个状态构成十进制计数器。

进位输出置最小数法是：在并行数据输入D3D2D1D0端输入最小数，最小数＝24－N ，将进位输出端CO 经非门送到LD 端，当计数器从最小数计到1111时，LD ＝0，当下一个CP 脉冲到来后，计数器的输出进行同步预置，使Q3Q2Q1Q0 ＝D3D2D1D0 ＝最小数，计数器又开始下一循环计数。

例如，图7-22（a ）是利用进位输出置最小数法构成的十进制计数器。 十进制计数器N=10, 最小数=16－10＝6，（6）10＝（0110）2，即数据输入

端D3D2D1D0＝0110，并且令CR ＝CTP =CTT =1，当计数器从最小数0110计到1111时，LD ＝0，当下一个CP 脉冲到来后，计数器的输出进行同步预置，使Q3Q2Q1Q0 ＝D3D2D1D0 ＝最小数0110，计数器又开始下一循环计数。其状态图如图7-22（b ）所示。

Q 3Q 2Q 1Q 0

0110→0111→1000→1001→1010

↑ ↓

1111←1110←1101←1100←1011

（a ） （b ）

图7-22 进位输出置最小数法构成十进制计数器

（a ）电路 （b ）状态图

③反馈清零法

反馈清零法是：将N ＝S （S 为计数器的输出状态）所对应的输出二进制代码中等于1的输出端通过与非门反馈到芯片的异步清零控制CR 端,使输出回零。

例如，图7-8（a ）是利用反馈清零法构成的十进制计数器。 它是首先将LD ＝CTP =CTT =1， Q3Q2Q1Q0=0000状态开始计数。由CP 端输入计数脉冲，计数器则按二进制开始计数，当第10个CP 脉冲到来后，输出状态S ＝Q3Q2Q1Q0=1010，则CR ＝13Q Q ＝0，计数器进行异步清零，使Q3Q2Q1Q0 =0000。1010状态转瞬即逝，故称为过渡状态。因为输入了10个CP 脉冲且是异步清零，所以图7-23（a ）实现的是十进制计数器,其状态图如图7-23（b ）所示。

（a）（b）

图7-23反馈清零法构成十进制计数器

（a）电路（b）状态图

（3)利用级联扩大计数容量

用一片74LS161最大可构成十六进制计数器。如果利用级联将多个集成计数器串接，则可获得计数容量更大的计数器。

图7-24是利用两片74LS161级联构成的五十进制计数器，该图采用反馈清零法。十进制数50对应的二进制数为00110010。当计数器计到50时，计数器

的状态为Q /

3Q

/

2Q

/

1Q

/

0Q3Q2Q1Q0=00110010，这时，CR＝1

'

1

'Q

Q

Q＝0，使两片

74LS161同时清零，从而实现了五十进制计数。

图7-24两片74LS161构成的五十进制计数器参考资料：数电P127-131