集成计数器

集成计数器
计数器具有累积计数脉冲的功能。

它是数字电路系统中一个十分重要的逻辑部件，目前生产厂家已制造出了具有不同功能的集成计数芯片，各种计数器的不同点主要表现在计数方式（同步计数或异步计数）、输出编码形式（自然二进制码、BCD 编码、时序分配输出）、计数规律（加法计数或可逆计数）、预置方式（同步预置或异步预置）以及复位方式（同步复位或异步复位）等六个方面。

下面将简单介绍几种常用的集成计数器。

二进制计数器。

常用多级异步二进制计数器有CD4020、CD4024、CD4040及CD4060。

其中CD4024是7级串行二进制计数器，CD4040是12级计数器，CD4020及CD4060是14级串行二进制计数器。

它们的共同特点是仅有两个输入端，一个是时钟输入端“CP”，另一个是清零端“R ”。

在清零端R 上加高电平“1”时，计数器输出全部被清零，当R 端为低电平“0”，在时钟脉冲 “CP ”的作用下完成计数，且在CP 脉冲的下跳沿计数器翻转。

当多级计数器连接构成计数规模更大的计数器时，方法相当简单，只需将上一级最高位的输出连到下一级计数器的“CP ”即可。

它们的管脚排列如图4.6.4(a)所示。

图4.6.4 常用计数器管脚排列图
十进制计数器的编码一般都是BCD 码，常见的十进制加法计数器有74LS160、74LS162及CD4518等。

74LS160和74LS162管脚排列和逻辑功能完全相同（与74LS161、74LS163管脚相同，但74LS161、74LS163是4位二进制计数器），所不同的是74LS160是异步清零，而74LS162是同步清零。

它们的管脚排列图如图4.6.4(b)所示，其功能表见表4-11。

CD4040
Q11Q6Q5Q4Q3Q2Q1Vss
Q0
CP R Q8Q7Q9Q10Vcc 1
8
9
16
Vcc 1
8
9
16
74LS163
GND
R
CP D0D1D2D3EP
ET LD Q3Q2Q1Q0CO 16
9
Vcc 81
Vss
1CP 1EN1Q01Q11Q21Q31R 2CP 2EN 2Q02Q12Q22Q32R CD4518
(a)
(b)
(c)
Vcc 1
8
9
16
D1Q1Q0Q2Q3D3D2LD D08
16
9
Vcc 1
D1Q1Q0CP-CP+Q2Q3D3
D2LD CO BO R D074LS192/193
CI U /D Qc/Q
B Q R
C CP 74LS190/191
81
Vcc Vss
16
9
GND GND
LD Q3D3D0CI Q0CO B/ D U/ D Q1D1D2Q2CP CD4029
(d)
(e)
(f)
表4-11 74LS163的功能表
表4-12 CD4518的功能表
CD4518是双BCD 码计数器，图4.6.4(c)是其管脚排列图，其功能表见表4-12。

CD4518中的每个计数器包含两个时钟输入端：CP 和EN 。

CP 用于上升沿触发，要求EN=1；EN 用于下降沿触发，要求CP=0。

R 是复位端，且异步复位，高电平有效。

可逆计数器。

所谓“可逆计数器”是指该器件不仅能完成加法计数，而且也能实现减法计数。

常见的可逆计数器有74LS190/74LS191和74LS192/74LS193等。

其中74LS190/74LS191是单时钟同步加/减计数器，管脚排列完全相同，如图4.6.4(d)所示。

所不同的是74LS190是十进制计数器，而74LS191是二进制计数器。

其中CI 为计数控制端，CI =0时，允许计数；CI =1，禁止计数。

D U 是加/减控制端，当D U =0时，完成加法计数；D U =1，完成减法计算。

B C O 为进位/借位输出端，
可产生一个宽度等于时钟脉冲周期的正脉冲，该脉冲的上升沿与最后一个计数脉冲的上升沿同步。

RC O 为溢出负脉冲输出端，可产生一个宽度等于时钟脉冲的低电平部分的负脉冲，该脉冲的下跳沿与最后一个时钟脉冲的下跳沿同步。

当把前一级计数器的RC O 输出连到下一级计数器的CI 控制端，可非常方便的完成计数器的级连扩展。

74LS192/74LS193是同步可逆双时钟计数器，它们的管脚排列见图4.6.4(e)，功能如表4-13。

其中74LS192是十进制计数器，74LS193是二进制计数器，它们具有“异步清零”和“异步置数”功能，且有进位C O 和借位B O 输出端。

当需要进行多级扩展连接时，只要将前级的C O 端接到下一级的CP +端，B O 端接到下一级的CP -端即可。

表4-13 74LS192/193的功能表
CD4029是一CMOS 电路二进制/十进制可异步置数的可逆计数器，其功能更强。

它的管脚排列图如图4.6.4(f)所示，功能表见表4-14。

若要实现多级级连，只须将前级计数器的进/借位信号输出C O 连到下级计数器的计数控制端CI 即可。

表4-14 CD4029的功能表
时序脉冲分配器。

它的功能是在时钟脉冲的作用下，实现顺序脉冲产生功能，整个输出时序是Q 0—Q 1—Q 2……Q 7……依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。

这也属于计数器。

常见的时序脉冲发生器有CD4017和CD4022两种，CD4017是十进制脉冲分配器，有Q 0～Q 9十个输出端；CD4022是八进制脉冲分配器，有Q 0～Q 7八个输出端。

它们的管脚排列见图4.6.5(a)所示。

这两种计数器有两个时钟输入端CP 和EN 。

当EN =0时，计数脉冲由CP 端输入，在脉冲上跳沿时触发计数；当CP=0时，计数脉冲由EN 端输入，在脉冲下跳沿触发计数。

另外，该计数器均有清零功能，当清零端R=1时，输出端Q 0输出高电平,Q 1～Q 9输出低电平。

CD4017计数器的时序波形图见图4.6.5(b)所示。

图4.6.5 CD4017计数器的管脚排列图及工作波形图
CD4017
Q518
9
16
Q1Q0Q2Q6Q7Q3Vss
Q8
Q4
Q9CO E CP
R Vcc (a)。