数字电路课件——计数器

000→001→010→011→100→101→110→111如
状态图和波形图图5.2（b）（c）所示 。
图5.2（a）三位二进制计数器
（2）电路组成
三个JK 触发器：FF2~FF0 FF2为最高位、FF0为最低位 计数输出用Q2Q1Q0表示 三个触发器的数据输入端的输
入恒为“1” 因此均工作在计数状态。 CP0=CP（外加计数脉冲）
n 位二进制计数器：
即由n 个触发器组成的二进制计数器。
计数器的模（计数容量）：
将n 位二进制计数器所对应的 2n=N
个有效状态，称为计数器的模。
若n=1，2，3…，则N=2，4，8…，相应的计数器称为模2计 数器，模4计数器和模8计数器。
2020/10/13
第五章
7
1. 同步二进制计数器
74LS161集成计数器
2020/10/13
第五章 16
74LS160 集成计数器
▲ 逻辑符号
▲ 引脚功能说明
D0~D3：并行数据输入端 Q0~Q3：数据输出端
EP、ET：计数控制端
C：进位输出端
CP：时钟输入端
RD ：异步清除输入端
LD ：同步并行置入控制端
▲ 表5.5 74LS160的功能表
输入
输出
RD LD EP ET CP D0 D1 D2 D3
成一位二进制计数器，FF1、FF2、 FF3构成异步五进制加法计数器。
若将输入时钟CP接于CP1端， 将CP0与Q3端相连，则构成5421码 异步十进制加法计数器。如图5.10 所示。
若将输入时钟脉冲CP接于CP0 端，并将CP1端与Q0端相连，便构 成8421码异步十进制加法计数器。
图5.9 二-五-十进制加法计数器74LS90
▲
74LS192
0
的
时
序
0
图 分
0
析
0
0
C
2020/10/13
第五章 12
▲ 74LS192的级联使用
将多个74LS192级联可以构成高位计数器。例如用两个 74LS192可以组成100进制计数器，其连接方式如图5.8 所示。
图5.8 用两个74LS192构成100进制计数器
计数开始时，先在RD 端输入 一个正脉冲，此时两个计数器均 被置为 0 状态。此后在 LD 端输 入“1”，RD 端输入“0”，则计数 器处于计数状态。
入端的状态如何，各触 发器均被置“0”，即该 计数器被置0。
◆ 74LS161有预置数功能，预 置是同步的。当 RD 为高电 平，置入控制端 LD 为低电
平时，在 CP 脉冲的上升沿 作用下，数据输入端D3~D0 上的数据就被送至输出端
Q3~Q0，从而实现预置数功 能。如果改变其D3~D0 端的 预置数，即可构成16以内的 各种不同进制的计数器。
计数器是数字系统中应用最广泛的时序逻辑部件之一；
还可以用作定时、分频、信号产生和执行数字运算等。
2.分类
▲ 根据计数脉冲的输入方式不同可把计数器分为
同步计数器和异步计数器。
▲ 根据计数进制不同又可分为
二进制、十进制和任意进制计数器。
▲ 根据计数过程中计数的增减不同又分为
加法计数、减法和可逆计数器。
2020/10/13
2020/C10P/11=3Q0，CP2= Q1
图5.2（c）
图5.2（b）
第五章
5
（4）几点说明
◆ 异步计数器：计数器各触发器的翻转不是受同一个CP 脉冲控制。 ◆ 同步计数器：计数器各触发器的翻转受同一个CP 脉冲控制。 ◆ 十进制计数器：修改反馈和数据输入，可以用二进制计数器构成或任意
进制计数器。
D0示…D的n：所数有据控加制载端端，，在可其能有Q的0…还Qn会：计数器输出端
上初有这加始载值自些的 。己控数独制据特端决的，定了控可计制以数端用的，一合个R理计D：利数清用器零端
提
CU实、现CD多：种分别进为制加计法数计。数
进位端和减法计数借位端。
示
第五章
6
5.1.2 二进制计数器
两个重要概念
一个触发器能表示一位二进制数的两种状态，两个触发器能 表示两位二进制数的4 种状态。
n 个触发器能表示n 位二进制数的2n 种状态，即能计2n个数。
2020/10/13
第五章
4
◆ 实例
（3）电路分析
（1）电路
设计数器初始状态为Q2Q1Q0=000，第1个 CP作用后，FF0翻转，Q0由“0” →“1”，计数
C ：加法计数时，进位输出端（低电平有效）
B ：减法计数时，借位输出端（低电平有效）
第五章
11
置 零
1 1 1
法沿下生上计作降一升端计进进数用沿个沿输数行位时 后 到 负 作预 态 数 0CL入器 加输， ， 来 的 用1DD1置 。 为。的 法出在 计 时 进 后1为为。数当时8法异成 预 起当状 计。端 数 ， 位 ，高置 数4低步与 置 点2脉计，计计态 数计第 状 进 脉 计电器电10预数 好 顺数按 。数态 位 冲 数9CB冲数计数平在所复平个置据 计 序UC脉8器为 输 。 器，R有位从脉数。时4输数D为端 数 进D冲2作出 第 复1计触。，冲器C1端入0码码器 行D高上B十0端 位1数发D3输加1脉0上的C。以 计递~升进，个。电端脉器DD出高冲置后 数升状减0沿制当脉码冲均平输相端电上数， 。到产加其冲沿态递从进被一Q，入平升控就 图来增C3置到按致行~，计制。以中U时Q0的来异减端预为，0，可状步置计
0 × × ×××××× 1 0 × × ↑ d0 d1 d2 d3 1 1 1 1 ↑×××× 1 1 0 ×××××× 1 1 × 0 ×××××
Q0 Q1 Q2 Q3
0000 d0 d1 d2 d3
输出
Q0 Q1 Q2 Q3
0000 d0 d1 d2 d3
计数 保持 保持
74LS161是典 型的4位二进制同 步加法计数器， 异步清除。同于 74161。
第五章
8
（3）74LS161的功能与特点
0 0 1 1
0 0 0 0
2020/10/13
状态图
波形图
◆ 74LS161有异步置“0” 功能。当清除端RD 为低 电平时，无论其它各输
2020/10/13
第五章 10
5.1.3 十进制计数器
十进制计数器就是按十进制计数进位规律进行计数的计数器。
1. 同步十进制计数器
▲ 74LS192功能表—表5.3
74LS192集成计数器 ▲ 逻辑符号
输入
输出
LD RD CU CD D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3
00 10 10 10 ×1
第五章
3
3. 计数器的基本原理 ◆ 计数
T′触发器是翻转型触发器，即输入一个CP脉冲该触发器的状 态就翻转一次。
如果T ′触发器初始状态为0，在逐个输入CP 脉冲时，其输出 状态就会由0→1→0→1不断变化。此时称触发器工作在计数状态。
即由触发器输出状态的变化，可以确定输入CP 脉冲的个数， 对CP 脉冲进行计数。
计数器是数字系统中的常用器件。
本章通过实训，对计数器的功能与一般
数 字 电 路 应用有一个第定五性的章认识计，然数后器介绍构成
计数器电路的基本工作原理，及不同类 型计数器的基本功能和它们在数字系统 中的应用。最后介绍一些常用的计数器 产品。
2020/10/13
第五章
1
内容提要
5.1 计数器及其表示方法
▲ 引脚功能说明
S1、 S2：当S1 S2 = 1时计数器置“9”，即被置成1001状态，与CP无关。且优 先 级别最高。
RD1、RD2：当S1 S2 = 0时，RD1 RD2 = 1计数器清零。 Q3Q2Q1Q0：输出端
CP0、 CP1：双时钟输入端
2020/10/13
第五章 14
▲ 二—五—十进制计数器74LS90 逻辑图如图5.9所示。图中FF0构
（1）直接选用已有的计数器。
例如，欲构成十进制计数器，可直接选用十进制异步计数器74LS92。
（2）用两个模小的计数器串接
可以构成模为两者之积的计数器。例如，用模6和模10计数器串接起来， 可以构成模60计数器。
（3）利用反馈法改变原有计数长度
这种方法是，当计数器计数到某一数值时，由电路产生的置位脉冲 或复位脉冲，加到计数器预置数控制端或各个触发器清零端，使计数器 恢复到起始状态，从而达到改变计数器模的目的。
5.1.1 计数器的功能、分类和基本原理
5.1.2 二进制计数器
5.1.3 十进制计数器
5.1.4 任意进制计数器
5.2 计数器应用实例 5.3 常用TTL集成计数器简介
2020/10/13
第五章
2
5.1 计数器及其表示方法
5.1.1 计数器的功能、分类和基本原理 1. 计数器功能
计数器的基本功能就是计算输入脉冲的个数。
× × d0 d1 d2 d3 ↑ 1 ×××× 1 ↑ ×××× 1 1 ×××× × × ××××
d0 d1 d2 d3 加计数 减计数 保持
0000
各引脚功能符号的意义：
2020/10/13
D0~D3：并行数据输入端 Q0~Q3：数据输出端 CU：加法计数脉冲输入端 CD：减法计数脉冲输入端 RD ：异步置 0 端（高电平有效） LD ：置数控制端（低电平有效）
图5.2（a）是由三个JK 触发 状态Q2Q1Q0由000→001。第2个CP脉冲作用后，
器构成的三位二进制计数器的电 FF0 翻转，Q0由“1” →“0”，由于Q0下降沿的
路原理图。
作用， Q1由“0” →“1”， 输出Q2Q1Q0 由