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计数器(Counter) 数电课件

市场上能买到的集成计数器一般为二进制和8421BCD码十进制计数器，如果需要其他进制的计数器，可在现有的二进制或十进制集成计数器的基础上，利用其清零端或预置数端，外加适当的门电路，从而构成按自然态序进行计数的N进制计数器。
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

数电实验之计数器

计数器一实验目的1、掌握中规模集成计数器的逻辑功能及使用方法。

2、学习运用集成电路芯片计数器构成N位十进制计数器的方法。

二实验原理计数器是一个用以实现计数功能的时序器件，它不仅可以用来记忆脉冲的个数，还常用于数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能。

计数器种类很多，按构成计数器中的各个触发器输出状态更新是否受同一个CP脉冲控制来分，有同步和异步计数器，根据计数制的不同，分为二进制、十进制和任意进制计数器。

根据计数的增减趋势分，又分为加法、减法和可逆计数器。

另外，还有可预置数和可编程功能的计数器等。

目前，无论是TTL还是CMOS集成电路，都有品种较齐全的中规模集成计数器芯片。

如：异步十进制计数器74LS90，4位二进制同步计数器74LS93，CD4520，4位十进制计数器74LS160、74LS162；4位二进制可预置同步计数器CD40161、74LS161、74LS163；4位二进制可预置同步加/减计数器CD4510、CD4516、74LS191、74LS193；BCD码十进制同步加/减计数器74LS190、74LS192、CD40192等。

使用者只要借助于器件手册提供的功能表和工作波形图以及引出端的排列就能正确使用这些器件。

例如74LS192同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入十进制可逆计数功能；异步并行置数功能；保持功能和异步清零功能。

74192功能见表表19.1*表中符号和引脚符号的对应关系：CR = CLR—清零端；LD= LOAD—置数端（装载端）CP U = UP—加计数脉冲输入端CP D = DOWN—减计数脉冲输入端CO——非同步进位输出端（低电平有效）BO——非同步借位输出端（低电平有效）D3 D2 D1 D0 = D C B A—计数器数据输入端Q D Q C Q B Q A—计数器数据输出端根据功能表我们可以设计一个特殊的12进制的计数器，且无0数。

如图19.1所示：当计数器计到13时，通过与非门产生一个复位信号，使第二片74LS192（时十位）直接置成0000，而第一片74LS192计时的个位直接置成0001；从而实现了1——12的计数。

计数器与定时器教学课件PPT

CLK 1 GATE 1 OUT 1
CLK 2 GATE 2 OUT 2
引脚
D7~D0：8位、双向、三态数据线，直接和系统数据总线相连。读/写16位数据则分两次进行。
CS：片选信号，低电平有效。 RD，WR：读信号，写信号，低电平时有效。 A1，A0：8253端口选择线。00~10分别选择计
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方式5 硬件触发选通信号
-WR
写入写入方式5 4
写入 3
CLK
GATE
OUT
4321 0
3 2 13 2 10
▪ GATE：触发作用
触发
重触发：装计数值
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6、方式5：硬件触发选通信号
在这种方式下，设置了控制字后，输出为高。在设置了计数值后，计数器并不立即开始计数，而是由门控脉冲的上升沿触发启动。当计数到0时，输出变低，经过一个CLK脉冲，输出恢复为高，停止计数。要等到下次门控脉冲的触发才能再计数
OUT端随着工作方式的不同和当前计数状态的不同，一定有电平输出变化，而且输出变化均发生在CLK的下降沿。OUT的输出波形在写控制字之前为未定态，在写了控制字之后到计数之前为计数初态，再之后有计数态、暂停态、结束态等。
对于给定的工作方式，门控信号GATE的触发条件是有具体规定的，或电平触发，或边沿触发，或两者均可
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各种工作方式的输出波形
方式 0 方式 1 方式 2 方式 3 方式 4 方式 5
0
N0
N
1 0/N
N0 10
N N/2 0/N N/2 0
N N 01
01 N 01
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数字电路与逻辑设计第6章计数器11

74190: 4位十进制同步加/减计数器。 74191: 4位二进制同步加/减计数器。
1.
Q0 QA IJA &
集成同步计数器74161
Q1 Q2 Q3 CO QB R IKA & ≥1 IJB & ≥1 & & & & R IKB & QC IJC & ≥1 & & R IKC & QD IJD & ≥1 & R IKD & &
∧
CR LD D3 D2 D1 D 0 1
CR LD D3 D2 D1 D 0 1
∧
CTT CTP CP
1 计数脉冲
由前面例题分析中可以发现，用反馈置零法设计计数器存在一个普遍规律：
例3：用74161计数器实现模12计数。 Q3Q 2 CR
1 CP
CTP D3D2D1D0 CO CTT
1 CP
例2:分析图示电路的功能
1
CTP CTT D3 D2 D1 D0 CO
74161
Q3 Q2 Q1 Q0
LD
CP
CR
&
2、采用清零法设计任意模值计数器设计步骤
☆
确定有效状态
☆ 找出反馈清零状态产生反馈清零信号 ☆ 画出计数器的逻辑电路
反馈清0法的基本思想是：计数器从全0状态S0开始计数，计满 M个状态产生清0信号，使计数器恢复到初态S0,然后再重复前面过程。
&
&
&
&
1
1
1
&
LD
D0
CR
D1
CP
D2

数字电路基础课件ppt

详细描述
首先，需要明确数字逻辑功能，并选择合适的硬件描述语言（如VHDL或Verilog）编写程序。然后，使用EDA工具进行综合和布局布线，生成可编程的配置文件。最后，将配置文件下载到FPGA或CPLD中实现设计的逻辑功能。
05
数字电路的测试与调试
输入输出测试
时序测试
负载测试
仿真测试
01
02
03
04
检查电路的输入和输出是否符合设计要求，验证电路的功能是否正常。
测试电路中各个逻辑门之间的信号传输是否符合时序要求，确保电路的时序逻辑正确。
测试电路在不同负载条件下的性能表现，验证电路的稳定性和可靠性。
利用仿真软件模拟电路的工作过程，发现潜在的设计缺陷和错误。
将电路划分为若干个部分，分别进行调试，逐步排查问题所在。
总结词
应用领域与趋势
详细描述
数字电路广泛应用于计算机、通信、控制等领域。随着技术的发展，数字电路的设计和制造工艺不断进步，集成电路的规模越来越大，数字电路的应用前景十分广阔。
总结词：差异比较
详细描述：数字电路和模拟电路在处理信号的方式、电路结构和功能等方面存在显著差异。模拟电路处理的是连续变化的信号，而数字电路处理的是离散的二进制信号。此外，数字电路具有更高的抗干扰能力和稳定性。
数字电路设计基础
总结词
详细描述
总结词ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
详细描述
组合逻辑电路是数字电路中最基本的电路，其设计主要基于逻辑代数和真值表。
组合逻辑电路由逻辑门电路组成，其输出仅取决于当前输入，不涉及任何记忆元件。常见的组合逻辑电路有加法器、比较器、编码器、译码器等。
组合逻辑电路的设计步骤包括定义逻辑问题、列出真值表、化简表达式、选择合适的门电路实现等。

数电-时序逻辑电路计数器

?用触发器构成
——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

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目录
• 数字电路概述 • 数字电路基础知识 • 数字电路设计 • 数字电路的测试与验证 • 数字电路的优化与改进 • 数字电路的未来发展
01
数字电路概述
定义与特点
定义
数字电路是处理离散的二进制信号的电路，这些信号通常表示为高电平（逻辑1）和低电平（逻辑 0）。
特点
数字电路具有高可靠性、高稳定性、易于大规模集成等优点，广泛应用于计算机、通信、控制等领域。
光数字电路的发展需要解决光子器件的集成度和可靠性问题，以及光信号的稳定性和可控制性问题。
光数字电路利用光波导、光调制器和光探测器等光子器件实现信号的传输和处理，可应用于高速通信、并行计算等领域。
THANKS
感谢观看
确保其正常工作。
故障诊断
故障定位
通过测试和分析，确定故障发生的位置和原因。
故障排除
针对故障模式，采取相应的措施排除故障，恢复数字电路的正常工作。
故障模式识别
根据故障的表现形式，识别出故障的模式。
故障预防
通过分析和总结，预防类似故障的再次发生。
可靠性分析
可靠性评估
对数字电路的可靠性进行评估，包括平均无故障时间、失效率等指标。
02
数字电路基础知识
逻辑门电路
与门
实现逻辑与运算，当输入都为高电平时，输出为高电平。
或门
实现逻辑或运算，当输入中至少有一个为高电平时，输出为高电平。
非门
实现逻辑非运算，当输入为高电平时，输出为低电平；当输入为低电平时，输出为高电平。
异或门
当两个输入不同时，输出为高电平；当两个输入相同时，输
可重构电路设计

计数器

①．同步清零n#最后一个状态为。 ②．异步清零n#最后一个状态为n，即过渡状态。 ③．集成同步二进制的位扩展：
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

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YAB
A
BY
0
01
0
10
1
00
1
10
真值表
A
≥1
Y
B
或非门的逻辑符号
28
L=A+B
3、异或运算：逻辑表达式为： YA BA BA B
A
BY
0
00
0
11
A
=1
Y
B
1
01
1
10
异或门的逻辑符号
真值表
L=A+B
4、与或非运算：逻辑表达式为： YABCD
A
& ≥1
B
Y
C
D
与或非门的逻辑符号
A
&
B
≥1 Y
－2
＝(135.0625)10
4、十六进制
各数位的权是8的幂
数码为：0～9、A～F；基数是16。运算规律：逢十六进一，即：F＋1＝10。十六进制数的权展开式：如：(D8.A)2＝ 13×161 ＋8×160＋10 ×16－1＝(216.625)10
各数位的权是16的幂
11
结论
①一般地，N进制需要用到N个数码，基数是N；运算规律为逢N进一。
12
几种进制数之间的对应关系
十进制数
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
二进制数
00000 00001 00010 00011 00100 00101 00110 00111 01000 01001 01010 01011 01100 01101 01110 01111
2、基数：进位制的基数，就是在该进位制中可
能用到的数码个数。

数字电路实验计数器

实验八计数器一、实验目的1．熟悉由集成触发器构成的计数器电路及其工作原理。

2．熟悉掌握常用中规模集成电路计数器及其应用方法。

二、实验原理和电路所谓计数，就是统计脉冲的个数，计数器就是实现“计数”操作的时序逻辑电路。

计数器的应用十分广泛，不仅用来计数，也可用作分频、定时等。

计数器种类繁多。

根据计数体制的不同，计数器可分成二进制（即2”进制）计数器和非二进制计数器两大类。

在非二进制计数器中，最常用的是十进制计数器，其它的一般称为任意进制计数器。

根据计数器的增减趋势不同，计数器可分为加法计数器—随着计数脉冲的输入而递增计数的；减法计数器—随着计数脉冲的输入而递减的；可逆计数器—既可递增，也可递减的。

根据计数脉冲引入方式不同，计数器又可分为同步计数器—计数脉冲直接加到所有触发器的时钟脉冲（CP）输入端；异步计数器—计数脉冲不是直接加到所有触发器的时钟脉冲（CP）输入端。

1.异步二进制加法计数器异步二进制加法计数器是比较简单的。

图是由4个JK（选用双JK74LS112）触发器构成的4位二进制（十六进制）异步加法计数器，图和（c）分别为其状态图和波形图。

对于所得状态图和波形图可以这样理解：触发器FF O（最低位）在每个计数沿（CP）的下降沿（1 → 0）翻转，触发器FF1的CP端接FF0的Q0端，因而当FF O（Q O）由1→ 0时，FF1翻转。

类似地，当FF1（Q1）由1→0时，FF2翻转，FF2（Q2）由1→0时，FF3翻转。

4位二进制异步加法计数器从起始态0000到1111共十六个状态，因此，它是十六进制加法计数器，也称模16加法计数器（模M=16）。

从波形图可看到，Q0 的周期是CP周期的二倍；Q1 是Q0的二倍，CP的四倍；Q2是Q1 的二倍，Q0的四倍，CP的八倍；Q3是Q2的二倍，Q1的四倍，Q0的八倍，CP的十六倍。

所以Q0 、Q1、Q2、Q3分别实现了二、四、八、十六分频，这就是计数器的分频作用。

《数字电子技术》ppt课件

如出现tw1＞tw的情况时，可在触发信号源uI和 G1输入端之间接入一个RC微分电路。
5.2.2 集成单稳态触发器及其运用
用集成门电路构成的单稳态触发器虽然电路简单，但输出脉冲宽度的稳定性较差，调理范围小，而且触发方式单一。因此实践运用中常采用集成单稳态触发器。
1. 输入脉冲触发方式
上升沿触发下降沿触发
uO的下降沿比u单I的稳下电降路的沿延延时迟作了用tw的时间。
〔2〕. 脉冲定时单稳态触发器可以产生一定宽度tw的矩形脉冲，
利用这个脉冲去控制某一电路，那么可使它在tw时间内动作(或者不动作)。
脉冲定时
终了
5.3 多谐振荡器
放映
5.3.1 用门电路组成的多谐振荡器 5.4.3 石英晶体多谐振荡器
第5章脉冲波形的产生与变换
终了放映
5.1 施密特触发器
5.1.1 用门电路构成的施密特触发器
5.1.2 集成施密特触发器及其运用
复习
触发器有什么特点？请画出与非门实现的根本RS触发器的电路图。请列出根本RS触发器的功能表。什么叫现态？次态？根本RS触发器的触发方式？
第5章脉冲波形的产生与变换
在暂稳态期间，VDD经R对C充电，使uI2上升。当uI2上升到达G2的UTH时，电路会发生如下正反响过程：
使电路迅速由暂稳态前往稳态，uO1=UOH、 uO= uO2=UOL。
从暂稳态自动前往稳态之后，电容C将经过电阻R放电，使电容上的电压恢复到稳态时的初始值。
单稳态触发器任务波形
2. 主要参数
5.2 单稳态触发器
任务特点：第一，它有稳态和暂稳态两个不同的任务形状；第二，在外加脉冲作用下，触发器能从稳态翻转到暂稳态；第三，在暂稳态维持一段时间后，将自动前往稳态，暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与外加触发信号无关。例：楼道的路灯。

数字电子技术第6章寄存器与计数器

68
工作原理分析
69
74LS90具有以下功能：（1）异步清零。（2）异步置9。（3）正常计数。（4）保持不变。
70
例6-7 分别采用反馈清零法和反馈置9法，用 74LS90构成8421BCD码的8进制加法计数器。解：（1）采用反馈清零法。
71
（2）采用反馈置9法。
首先连接成8421BCD码十进制计数器，然后在此基础上采用反馈置9法。8进制加法计数器的计数状态为 1001、0000～0110，其状态转换图如图（a）所示。
41
6.4.1
集成同步二进制计数器
其产品多以四位二进制即十六进制为主，下面以典型产品 74LS161为例讨论。
42
① 异步清零。当CLR=0时，不管其它输入信号的状态如何，计数器输出将立即被置零。
43
② 同步置数。当CLR=1（清零无效）、LD=0时，如果有一个时钟脉冲的上升沿到来，则计数器输出端数据Q3～Q0等于计数器的预置端数据D3～D0。
13
例6-1 对于图6-4所示移位寄存器，画出下图所示输入数据和时钟脉冲波形情况下各触发器输出端的波形。设寄存器的初始状态全为0。
14
2. 集成电路移位寄存器常用集成电路移位寄存器为74LS194，其逻辑符号和引脚图如图所示。
15
16
例6-2 利用两片集成移位寄存器74LS194扩展成一个8位移位寄存器。
连接规律加法计数减法计数 T＇触发器的触发沿上升沿下降沿
CPi Q i 1
CPi Qi 1
CPi Q i 1
例子
25
CPi Qi 1
6.2.2
异步非二进制计数器

数字电路二进制十进制计数器

第五节计数器 Q1Q2 … Qn
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
2
一、二进制计数器
模值M=2n，计数范围：0～2n-1
9
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 )
10
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。
7
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
8
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。
16
③应用：
74161旳同步级联方式
17
一、二进制计数器

计数器74LS161功能及其应用PPT课件

用场景。
灵活的计数模式
74LS161具有异步清零和异步置数功能，可以在不同的计数模式下工作，满足多种计数需求。
易于扩展
74LS161计数器具有多个输出端和使能端，便于与其他逻辑器件连接，实现更复杂的计数系统。
低功耗
74LS161计数器在待机状态下功耗较低，延长了设备的整体
使用寿命。
缺点
医疗保健
随着医疗保健行业的不断发展，计数器74ls161将在医疗保健领域发挥重要作用，为医疗设备和仪器的精准控制提供支持。
市场前景分析
01
市场需求
随着工业自动化、智能家居、医疗保健等领域的不断发展，计数器
74ls161的市场需求将会持续增长。
02 03
竞争格局
目前市场上已经有多家企业涉足计数器74ls161领域，未来市场竞争将更加激烈。企业需要不断提高技术水平和产品质量，以获得更多的市场份额。
输入信号抖动敏感
74LS161计数器对输入信号的抖动较为敏感，需要保证输入信号的稳定性以避免计数误差。
计数范围有限
74LS161计数器的最大计数值为9，对于需要更大计数值的应用场景不够适用。
功耗较高
相对于其他类型的计数器，74LS161 的功耗较高，可能会对设备散热产生一定压力。
集成度较低
数器单元会被清零。
当异步置数端（LD）输入置数信号时，74ls161内部的四个计数器单元会被同时置为数据输入端（D0-D3）所输入的数据值。
03 计数器74ls161的应用
在数字系统中的应用
数字逻辑设计
74LS161计数器具有2位同步置数、异步清零及同步置数、异步清零、同步置数及异步清零功能，适用于各种数字逻辑设计，如时序逻辑电路、二进制数计算等。