6.4计数器
6.4 计数器
6.4.3 集成计数器 中规模集成电路计数器种类较多，应用非常广泛。 ★集成计数器分类 ☆按计数脉冲输入方式分： 同步计数器 异步计数器 二进制计数器 ☆按计数方式分为： 二·十进制计数器 可逆计数 ☆按预置和清零功能分为： 同步预置 ,异步预置 同步清零，异步清零 ☆中规模集成计数器功能完善，具有自扩展特性，所以 通用性很强。 要求：看懂功能表，熟练应用集成电路，内部电路不 做要求
要求：看懂功能表，熟练应用集成电路，内部电路不 做要求。 中规模集成电路计数器种类较多，应用非常广泛。 ★ 集成计数器分类 ☆ 按计数脉冲输入方式分： 同步计数器 异步计数器 ☆ 按计数方式分为： 二进制计数器 二－十进制计数器 可逆计数 ☆ 按预置和清零功能分为： 同步预置，异步预置 同步清零，异步清零 ☆ 中规模集成计数器功能完善，具有自扩展特性，所以 通用性很强。 6.4.3 集成计数器
(一)集成洞步计数器 4位二进制同步计数器 74161、74160 1、逻辑符号 CR 异步清零端 CTpLD D3D2DiDo CTr C。进位输出端 74161 LD 置数控制端 Co D3~D,数据输入端 Q:Q2Q1Qo CTr、CTp计数控制端 Q3~Q,数据输出端 CP 计数脉冲输入端 2、功能 具有计数、保持、 预置、和清零功能。 CRLD CT CPD 异步置0 X X X X 同步送数 do d d3 do d1 d2 d3 CTT、CT只要有一个是0 计数条件 计数 ，停止计数。 保持 C0三0 出，触发器保持，C。=0 X 保特Co=Q。Q。 ,触发器保持，C。00Qg M=16二进制计数器逢十六进
1、逻辑符号 4位二进制同步计数器 74161、74160 异步清零端 置数控制端 计数控制端 CO 进位输出端 M＝16二进制计数器 CRLD CT T、CTP D3~D0数据输入端 Q3~Q0数据输出端 2、功能表 0 X X X X X X X X 0 0 0 0 1 0 X X ↑ d0 d1 d2 d3 d0 d1 d2 d3 1 1 1 1 ↑ X X X X 计数 1 1 0 X X X X X X 保持，C0=0 1 1 1 0 X X X X X 保持CO=Q0~Q3 CRLDCTT CTP CP D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 异步置0 CTT、CTP只要有一个是0 ，停止计数。 ,触发器保持，CO 0 C T 1 C T 0 P T = = = O 0 3 C T 0 C T 1 ,触发器保持，C Q Q P T = = = 逢十六进一 具有计数、保持、预置、和清零功能。 同步送数 D3D2D1D0 Q3Q2Q1Q0 CO CTP CTT CR LD 74161 计数条件 CP 计数脉冲输入端
74161四位MM6同步数器 FF 内部逻辑电路图 LD 中规模集成电路由四级JK D d 触发器和若干门电路组成，其内 部电路如图所示。因无法显示该细所： 10 8-p21 CR=0Q302QQ。=0 CR =1LD =0 D &Ko 将预置数d3d2dd在CP个 G FE 作用下置入输出端。 ao 02 当CR,LD,CT,CTp=1 8KOp 计数器执行M16计数 当CR,LD=1 CR G FF CTCTp &3 0X保持，C0=0 &KOp 10保持0=CTrQ,Q2Q1Q0
&&&&&&&& ≥1 ≥1 ≥1 ≥1 &&& 111& && JK QQ FF1 && JK QQ FF0 && JK QQ FF2 && JK QQ FF3 & D 0 D1 D2 D3 LDCPCR Q0 Q1 Q2 Q3 CTT CTP CO G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8 G9G16 G10G17 G11 G12 G13G18 G14 G15 G19 G20 CR = 0 Q 3Q 2Q 1Q 0 = 0 0 0 0000 CR =1、LD = 0 0 dd 12 dd 3 中规模集成电路由四级JK 触发器和若干门电路组成 ，其内 部电路如图所示 。 01 1 1 将预置数 d 3 d 2 d 1 d 0在CP ↑ 作用下置入输出端。 3 dd2 d10 d 当C R ,L D ,C T T ,C T P = 1 1 1 11 0 计数器执行M16计数 当CR ,LD = 1 T P CT CT 0 X 1 0 0 0 保持,CO = 0 保持 0 1 0 内部逻辑电路图 CO=CT T Q 3 Q 2 Q 1 Q 0
74160四位M10同步升数器 &G12 FFo 内部逻辑电路图 &J -Q0 GI Do G13 FF G5 控制逻辑电路保 &1 证74160为M10计数 &o G9 G15 器，即逢十进 CP_ 计数脉冲G2 &G16 FF2 &1 74160功能表和 74161功能表完全 D2 G10 G17 一样。 CR- G7 G3 &G18 FF 3 D &o G11 G19 G4 G20 CO 74160
1 J C1 1 K R & Q 0 & & & 1 FF 0 G 8 G 12 G 13 1 J C1 1 K R & Q 1 & & & 1 FF 1 G 9 G 14 G 15 & 1 J C1 1 K R & Q 2 & & & 1 FF 2 G 10 G 16 G 17 & 1 J C1 1 K R & Q 3 & & & 1 FF 3 G 11 G 18 G 19 & & CO & 1 1 & G 1 G 5 G 2 G 6 G 4 G 7 G 20 G 3 D0 D1 D D 2 3 L D CP CR CT CT 计数脉冲 74160 T P 控制逻辑电路保 证74160为M10计数 器，即逢十进一。 74160功能表和 74161功能表完全 一样。 内部逻辑电路图
3、应举例 用74161组成十二位二进 每片74161是4位二进制 逢16进 3片7A 逢256进 (①)多级计数器的级联的方法 ☆各片C逐位传递 正常计数条件： CTPLD D3D2Di CTPLD D3D2DiDo CTPLD D3D2DiDo Co 74161(1 CTr Co 74161(2) CTr 74161(3 Co CR,LD,CT,CTp均=1 QQzQ:Qo CRP QsQ2Q,Qo CPQ3Q2QQ0 而且在CP个计数 nn CP 利用进位输出Co和功能控制端CT串联， 共同决定 逢4096进一 ;,触发器保持，C。=0 第一片计满值C0=1,第二片才开始计数。当第二片计满值，第三片就可 以计数。 高位片必须等到低位片计满值，才可以计 ★ 串连计数器的缺点： 数。级联级数越多，计数频率越低，所以 工作速度低
用74161组成十二位二进制同步计数器 ⑴ 多级计数器的级联的方法有两种： 每片74161是4位二进制数计数，十二位需3片74161 利用进位输出C0 和功能控制端CTT串联，共同决定高位片是否可以计数。 第一片计满值CO＝1,第二片才开始计数。当第二片计满值，第三片就可 以计数。 ☆ 各片CO逐位传递 正常计数条件： C R ,L D ,C T ,C T 均＝1 T P 而且在CP↑计数 ,触发器保持，CO 0 C T 1 C T 0 P T = = = ★ 串连计数器的缺点： 高位片必须等到低位片计满值，才可以计 数。级联级数越多，计数频率越低，所以 工作速度低。 D3D2D1D0 Q3Q2Q1Q0 CO CTP CTT CRLD 74161(3) CP D3D2D1D0 Q3Q2Q1Q0 CO CTP CTT CRLD 74161(2) CP D3D2D1D0 Q3Q2Q1Q0 CO CTP CTT CR LD 74161(1) CP CP 1 逢16进一 逢256进一 逢4096进一
☆片间C,快速传递 CTPLD D3D2D1Do CTPLD D3D2DiDo CTpLD D3D2DiDo CTT74161(1) Co CTT74161(2) CTr 74161(3) 0 Q:Q2Q1Qo Q3Q2QQo Q3Q2QQo nn CP 第一片仍接计数状态，进位输出C。直接接到 高位片CTP端，当片1Co=0,片2、片3的CTp=0, 高位片保持。只要第一片计满值，进位输出C0= 1,高位片进入计数状态。计数速度比较快
☆ 片间CO快速传递 第一片仍接计数状态，进位输出CO直接接到 高位片CTP端,当片1CO=0，片2、片3的CTP=0, 高位片保持。只要第一片计满值，进位输出C0＝ 1，高位片进入计数状态。计数速度比较快。 D3D2D1D0 Q3Q2Q1Q0 CO CTP CTT CRLD 74161(3) D3D2D1D0 Q3Q2Q1Q0 CO CTP CTT CR LD 74161(2) D3D2D1D0 Q3Q2Q1Q0 CO CTP CTT CR LD 74161(1) CP 1
?用74161、74160组或在意模值计数器 集成计数器可以加适当反馈电路后构成任意模值M计数器。 任意模值M计数器设计原理： 设：计数器的最大计数模值为M,若要得到一个模值为N(<M的计数器， 则只要在进制计数器的顺序计数过程中，设法跳过(MN)个状态，只在 N个状态循环计数，就可以得到计数模值不大于的任意模值计数器。 通常中规模集成计数器都有清0、置数等多个控制端，因此实现任意 M计数的基本方法有两种：反馈清0法、反馈置数法。 1、反馈置0法 反馈置0法的基本思想是： 计数器从全0状态S,开始计数，计满M个状态产生置0信 号，使计数器恢复到初态$，然后再重复前面过程
集成计数器可以加适当反馈电路后构成任意模值M计数器。 任意模值M计数器设计原理： 设：计数器的最大计数模值为M,若要得到一个模值为N(<M)的计数器， 则只要在M进制计数器的顺序计数过程中，设法跳过（M-N)个状态，只在 N个状态循环计数，就可以得到计数模值不大于M的任意模值计数器。 通常中规模集成计数器都有清0、置数等多个控制端，因此实现任意 M计数的基本方法有两种：反馈清0法、反馈置数法。 1、反馈置0法 反馈置0法的基本思想是： 计数器从全0状态S0开始计数，计满M个状态产生置0信 号，使计数器恢复到初态S0 ,然后再重复前面过程
反喷域反置法意真直步 ☆选择模M计数器的计数范围，确定初态和末态。 ☆确定产生置0或置数信号的译码状态，然后根据译码 状态设计译码反馈电路，是计数器产生清0或置数信号。 ☆画出实现模N计数器的逻辑电路
☆ 选择模M计数器的计数范围，确定初态和末态。 ☆ 确定产生置0或置数信号的译码状态，然后根据译码 状态设计译码反馈电路，是计数器产生清0或置数信号。 ☆ 画出实现模N计数器的逻辑电路
设计举倒 74161是M16二进制计数器，只能实现M16以下任意进制数。 例、用74161组成十进制(N=10)计数器 解：先将74161接成M16计数器， CR,LD,CTT,CTp均=1 然后作跳过六个状态(M-N=16-10=6) 的十进制计数器，将模M计数 器变为模N计数器。 Q3Q2QQo 最后通过异步反馈置0法，使CR=0,强制计数器 0 0 0 0 返回到初始状态。 0 0 1 用CR=0实现反馈置O 0 0 10 ☆ 选择初态为0,0-9为有效状态，10-15为无效状态。 1 0 0 ☆当输入十个CP脉冲，Q3Q2Q,Q1010时，用1010作 (1 0 0) 反馈，使/CR=0,强制计数器置0。强制置0信号是异步置0， 1 0 1 与计数器其它状态无关。因而1010这个状态不计算在主 循环内。 1111 CR=Q3Q1=0反馈电路是一个二输入与非门
74161是M16二进制计数器，只能实现M16以下任意进制数。 例、用74161组成十进制(N=10)计数器 然后作跳过六个状态（M-N =16-10=6）的十进制计数器，将模M计数 器变为模N计数器。 解： 先将74161接成M16计数器， CR,L D ,C T ,C T 均＝1 T P 用C R = 0实现反馈置0。 最后通过异步反馈置0法，使/CR=0,强制计数器 返回到初始状态。 Q3Q2Q1Q0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 ☆ 选择初态为0，0~9为有效状态，10~15为无效状态。 ☆ 当输入十个CP脉冲，Q3Q2Q1Q0=1010时，用1010作 反馈，使/CR=0,强制计数器置0。强制置0信号是异步置0， 与计数器其它状态无关。因而1010这个状态不计算在主 循环内。 CR = Q 3 Q 1 = 0 反馈电路是一个二输入与非门 ( )
