任意进制计数器

CP1 CP0
74LS90(十位) S9A S9B R0A R0B
64进制计数器
RD 1
>CP
RD
D0 D1 D2 D3
1
1
六进制
九进制
计数器应用举例－－电子表电路
小时显示
数
00~23小时
码
管
分显示 00~59分
显
示
译 码
7448 7448
器
7448 7448
24进制计数器
60进制计数器
秒显示 00~59秒
7 a~g 7448 7448
QD~QA
60进制计数器
CP为秒脉冲(周期为1秒) CP
利用SM状态进行译码产生清 “0”信号。
S N-3
SM
SM-1
例1 利用复位法将同步十进制计数器CC40160接成同步六进 制计数器。
SM＝S6＝0110
&
1
S1 Q0 Q1 Q2 Q3 C
1 S2 CC40160 Rd
CP
D0 D1 D2 D3 Ld
1
例2 用74LS161来构成一个十二进制计数器。
1
00 10
置0100
•置数法（反馈置位法）： N进制从起始S0开始，接受M个脉冲进入计数最大值SM 时置入某个数值（最小值、最大值、任意值），作为 下一个计数循环的起点，这样就跳过了（N-M）个状 态。
基本步骤： ①按照计数器的码制写出（模M-1）的二进制代码；
②求出反馈置位逻辑LD表达式； ③画出集成电路外部接线图。
F2
1J
Q3
C = Q0nQ3n
1K F3
RD
＆C
CP = CP0 , CP1 = CP3 = Q0n , CP2 = Q1n
电路的状态方程；
Qn+1 = (J Qn + KQn )CP + Qn CP
Q n+1 0
=
Q0nCP0
+
Q0n CP0
Q n+1 1
=
Q1n Q3nCP1
+
Q1n CP1
6.4.3 异步计数器
CP 1
1J
1K F0
1J 1K F1
1J 1K F2
1J
1K F3
RD
Q0 Q1 Q2 Q3 ＆C
J0 = 1, K0 = 1
CP 1
1J
Q0
1K
F0
J1 = Q3n , K1 = 1
1J
Q1
1K
J 2 = 1, K2 = 1
F1
1J
Q2
1K
J3 = Q1nQ2n , K3 = 1
Q0
Q3
Q4
Q7
&
1
S1 Q0 Q1 Q2 Q3 C
1
S1 Q0 Q1 Q2 Q3 C
1 S2 7416（1 1）Rd 1
CP
D0 D1 D2 D3 Ld
S2 74161（2）Rd 1
D0 D1 D2 D3 Ld
0000 0000 0000 0001 …………… 0000 1111
Q0
0001 0000 0001 0001 …………. 0001 1111
置0000
Q3Q2Q1Q0
预置数：D3D2D1D0=0011
预置信号
0011 0100 0101 0110 0111
1110
1000
1101 1100 1011 1010 1001
1 CP
ET Q0 Q1 Q2 Q3 C
EP 74LS161 LD
>CPD0 D1 D2 D3 RD
110 0
& 1
置0011
Q n+1 2
=
Q2nCP2
+
Q2n CP2
Q n+1 3
=
Q1nQ2n Q3nCP3
+
Q3n CP3
Q n+1 0
= Q0nCP0 + Q0n CP0
Q n+1 1
= Q1n Q3nCP1 + Q1n CP1
Q n+1 2
= Q2nCP2
+ Q2n CP2
Q3n+1
= Q1nQ2n Q3nCP3
CP
ET Q0 Q1 Q2 Q3 C
EP 74LS161 LD
> CPD0 D1 D2 D3 RD
& 1
在集成计数器中， 清零、置数均采用同步方式的有74LS163； 均采用异步方式的有74LS193、74LS197、74LS192； 清零采用异步方式、置数采用同步方式的有 74LS161、74LS160； 有的只具有异步清零功能，如CC4520、74LS190、 74LS191； 74LS90则具有异步清零和异步置9功能。
LD
CP
>CP
D0 D1 D2 D3
RD 1
>CP
D0 D1 D2 D3
RD 1
②分解法 M=54=6×9，用两片74160分别构成六进制和九进制，然后级联即可。
1 1
Q0 Q1 Q2 Q3
1
EP
C
ET
７４１６０
LD
1
Q0 Q1 Q2 Q3
EP
C 进位输出
ET
７４１６０
LD
CP
>CP
D0 D1 D2 D3
进位C置数法 N=16，M=12，N－M=4
即 D3D2D1D0=0100 预置信号
Q3Q2Q1Q0
1111 0100 0101 0110 0111
1110
1000
1101 1100 1011 1010 1001
1
ET Q0 Q1 Q2 Q3 C
1
EP 74LS161 LD
CP
>CPD0 D1 D2 D3 RD
+ Q3n CP3
CP = CP0 , CP1 = CP3 = Q0n , CP2 = Q1n
输入 计数 脉冲数
计数器状态 Q3n Q2n Q1n Q0n
等效 十进 制数
CP 脉冲 CP3 CP2 CP1 CP0
输出 状态
0
0000 0 0000
0
1
0001 1 0001
0
2
0010 2 1011
0
比较：用74161实现十二进制计数器。
解：74161是具有异步清零和同步置数功能的加法计时器。
①异步清“0”法
SM＝S12 即Q3Q2Q1Q0＝1100
1
ET Q0 Q1 Q2 Q3 C
EP
1
74LS161 LD
&
CP
> CP D0 D1 D2
D3 RD
②同步置数法
预置数：D3D2D1D0=0000 1 SM-1＝S11 即Q3Q2Q1Q0＝1011
用 异 步 清 零 端 CR 归 零
1
SM＝S12＝1100
CTT CTP
CP
CR = Q3nQ2n
Q0 Q1 Q2 Q3 &
74LS161பைடு நூலகம்
CO 1 LD
CR
D0 D1 D2 D3 用异步清零端 CR 归零
D0～D3可随意处理
•复位法（反馈归零法）： N进制从起始S0开始，接受M个脉冲进入SM ，此时利用 SM产生一个复位脉冲将计数器置成S0状态。
Q0 Q1 Q2 Q3
CP1
CP CP0
74LS90(个位) N1=10
S9A S9B R0A R0B
CP1 CP0
74LS90(十位) N2=6
S9A S9B R0A R0B
Q0 Q1 Q2 Q3
60进制计数器
Q0 Q1 Q2 Q3
&
CP1
CP CP0
74LS90(个位) S9A S9B R0A R0B
CP
D0 D1 D2 D3 Ld
置0000
例4 用74LS161来构成一个十二进制计数器。
用 同 步 置 数 端 LD 归 零
SM-1＝S11＝1011
LD = Q3nQ1nQ0n
Q0 Q1 Q2 Q3
&
1
CTT CTP
CO 74LS161
LD
CP
1 CR
D0 D1 D2 D3 (b) 用同步置数端 LD 归零
2．当M>N时：必须将多片计数器级联，即将两个以上的 计数器串联起来，从而获得任意进制计数器。
1）整体清“0”法或整体置数法 基本思路：先将n片计数器级联组成Nn（Nn>M）进制计数器，计满 M个状态后，采用整体清“0”或整体置数法实现M进制计数器。
2）分解法
基本思路：将M=M1×M2×…Mn，其中M1、M2、…Mn均不大于N，则用n 片计数器分别组成M1、M2、…Mn进制的计数器，然后级联即可构成M进
D0 D1 D2 D3 Ld
例6：试用两片74160实现54进制计数器。
解：M=54，74160是具有异步清零、同步置数的十进制计 数器。
①整体置数法 计数：0～53。
Q3Q2Q1Q0
3
0011
5
0101
Q0 Q1 Q2 Q3
1
EP
C
ET
７４１６０
LD
Q0 Q1 Q2 Q3
&
EP
C 进位输出
ET
７４１６０
Q3
Q4
………… 0110 0000 0110 0001 0110 0010 0110 0011 0000 0000 Q7 ……..
&
1
S1 Q0 Q1 Q2 Q3 C
1
S1 Q0 Q1 Q2 Q3 C
1 S2 7416（1 1）Rd 1
CP
D0 D1 D2 D3 Ld
S2 74161（2）Rd 1
例7 试用中规模异步计数器T4290实现模6计 数。
Q0 Q1 Q2 Q3
计数输入
CP1Q0 Q1 Q2 Q3 CP0 T4290 R0(1)R0(2) S9(1)S9(2)
Q0 Q1 Q2 Q3
CP1Q0 Q1 Q2 Q3
CP
CP0 T4290
R0(1)R0(2) S9(1)S9(2)
Q0 Q1 Q2 Q3
SN-1
N-M个
SN-2
Si+2
M个
同步置数计数器：
利用Si+M-1（或SM-1）状态进 行译码产生置数信号。
SN-3
Si+M
Si+M-1
Si+M-2
例3 试用中规模集成四位二进制同步计数器74161实现模13 计数器。
SM＝S12＝1100
&
1
S1 Q0 Q1 Q2 Q3 C
1 S2 T4161 Rd 1
1．当M<N时：应使计数过程中跳过N－M个状态,在M个状态中循环即可。 1）置零法（清零法或复位法）－－适用于有清“0”输入端 的集成计数器。 基本思路：计数器从全“0”状态S0开始计数，计满M个状态后产 生清“0”信号，使计数器恢复到初态S0。
S0
S1
SN-1
SN-2
N-M个
S2
S3
M个
SM-2
异步清零计数器：
3
001 1 3 0001
0
4
010 0 4 1111
0
5
0101 5 0001
0
6
0110 6 1011
0
7
0111 7 0001
0
8
1000 8 1111
0
9
1001 9 0001
1
10
0000 0 1011
0
CP
Q0 Q1 Q2 Q3
•若以CP0为计数输入，Q0为输出，则得到二进制计数器 （二分频器）。 •若以CP1为计数输入，Q3为输出，则得到五进制计数器 （五分频器）。 •若将CP1与Q0相连，CP0为计数输入，Q3为输出，则得到十进制 计数器（十分频器）。
制计数器。
芯片级联的方式：
①串行进位方式：以低位片的进位输出信号C作为高位片的时钟 输入信号CP 。 ②并行进位方式：以低位片的进位输出信号C作为高位片的工作 状态控制信号EP和ET。
例5 试用中规模集成四位二进制同步计数器74161实现模100 计数。
SM-1 = S 99
（99）10 = （01100011）2
基本步骤：
①按照计数器的码制写出模M的二进制代码； ②求出反馈复位逻辑RD表达式； ③画出集成电路外部接线图。
2）置数法（置位法）－－适用于有预置数功能的集成计数器。
基本思路：计数器从某个预置状态Si（一般选S0）开始计数，计 满M个状态后产生置数信号，使计数器恢复到预置初态Si。
S0
Si
Si+1
6.4.4 任意进制计数器
•构成原则：
• 1个FF构成1位二进制计数器； • 2个FF构成2位二进制计数器， 1个四进制计数器； • 3个FF构成3位二进制计数器， 1个八进制计数器 …………
•1个X进制FF，1个Y进制FF，串联构成Z进制FF ：Z=X·Y
任意进制计数器的实现
假定已有的是N进制计数器，而需要得到M进制计数器。