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第 五 章 计 数 器

第 五 章 计 数 器. 脉冲发生器. 显示. 计数器. 引入 :. 电路中由两个与非门构成单脉冲发生器，计数器 74LS161 对其产生的脉冲进行计数，计数结果送入字符译码器并驱动数码管，使之显示单脉冲发生器产生的脉冲个数。. 5.1 计数器及其表示方法. Q 1. Q 2. Q 0. CP. 0. 1. 0. 1. 0. 1. 0. Q 1. Q 2. 图 5.2 （ b ）. 1. 计数器的基本原理. Q 0. Q. 1. 0. 0 0. 1 0. 1 1. 1 1. 0 0. 1 0. 0

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第 五 章 计 数 器

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  1. 第 五 章 计 数 器

  2. 脉冲发生器 显示 计数器 引入: 电路中由两个与非门构成单脉冲发生器，计数器74LS161对其产生的脉冲进行计数，计数结果送入字符译码器并驱动数码管，使之显示单脉冲发生器产生的脉冲个数。

  3. 5.1 计数器及其表示方法 Q1 Q2 Q0 CP 0 1 0 1 0 1 0 Q1 Q2 图5.2（b） 1. 计数器的基本原理 Q0 Q 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 计数器各触发器的翻转不受同一个CP 脉冲控制。 ——异步计数器 计数器各触发器的翻转受同一个CP 脉冲控制。——同步计数器

  4. 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。

  5. 三位二进制计数器 3. 二进制计数器 计数器的位数n：即由多少个触发器组成。（n） 计数器的模（计数容量）：最大所能计数的值 N=2n 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。

  6. 同步二进制计数器——74LS161集成计数器 （1）各引脚功能符号的意义： D0~D3：并行数据预置输入端 Q0~Q3：数据输出端 ET、EP：计数控制端 CP：时钟脉冲输入端（↑） C：进位端 ：异步清除控制端（低电平有效） ：置数控制端（低电平有效） （2）74LS161功能表

  7. ◆ 、 、ET和EP均为高电平时，计数器处于计数状态，每输入一个 CP 脉冲，进行一次加法计数。 （3）74LS161的功能与特点 74LS161状态图 注 释 74LS161是典型的4位二进制同步加法计数器，异步清除。同于74161。 请问它的模是几？

  8. ◆ ：异步置“0”功能。 ◆ ：同步并行置数控制端（低电平有效）， =0，且 =1 时，D0~D3上数据 被输出到Q0~Q3。 ◆ 、 、ET和EP均为高电平时，计数器处于计数状态，每输入一个 CP 脉冲，进行一次加法计数。 波形图 0 0 1 1 0 0 ◆ ET和EP是计数器控制端，其中一个为低电平，计数器保持原态。两者均为高电平，计数器才处于计数状态。 0 0

  9. 图5.6（b） 异步二进制计数器——74LS93集成计数器 74LS93是异步4位二进制加法计数器。 RD1、RD2为清零端，高电平有效。 二进制计数器：CP0作同步脉冲，FF0构成一个二进制计数器; 八进制计数器：CP1作同步脉冲，FF1、FF2、FF3构成模 8 计数器; 十六进制计数器： CP1端与Q0端在外部相连， 构成模16计数器。 74LS93又称为二—八—十六进制计数器。

  10. 各引脚功能符号的意义： 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） ：置数控制端（低电平有效） ：加法计数时，进位输出端（低电平有效） ：减法计数时，借位输出端（低电平有效） 4. 十进制计数器 同步十进制计数器——74LS192集成计数器 ▲ 74LS192功能表 ▲ 逻辑符号

  11. 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 RD ：异步置 0 端。计数器复位。 置 零 ：置数控制端（低电平有效） 。 ▲ 74LS192 的时序图分析 CD为高电平，计数脉冲从CU端输入。 :进位输出; :借位输出。 CU为高电平，计数脉冲从CD端输入。

  12. ▲ 利用74LS192实现100进制计数器 (想一想) 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。 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 端输入“1”，RD端输入“0”，则计数器处于计数状态。 在个位的74LS192(1)的CU 端逐个输入计数脉冲CP，个位的74LS192开始进行加法计数。在第10个CP脉冲上升沿到来后，个位74LS192的状态从1001→0000，同时其进位输出 从0→1。 此上升沿使十位的74LS192(2)从0000开始计数，直到第100个CP脉冲作用后，计数器由1001 1001恢复为0000 0000，完成一次计数循环。

  13. 异步十进制计数器——74LS90集成计数器 ▲ 74LS90功能表 ▲ 逻辑符号 ▲ 引脚功能说明 S1、 S2：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。 RD1RD2：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

  14. ▲ 二—五—十进制计数器74LS90 二进制计数器：FF0构成一个二进制计数器; 五进制计数器：FF1、FF2、FF3构成模 5异步计数器（五进制计数器）; 8421码异步十进制计数器：时钟脉冲接CP0，CP1端与Q0端相连。 5421码异步十进制计数器：时钟脉冲接CP1，CP0端与Q3端相连。 74LS90又称为二—五—十进制计数器。

  15. 异步二-八-十六进制计数器 同步二进制计数器 5. 任意进制计数器 同步十进制计数器 异步二-五-十进制计数器

  16. 利用已有的集成计数器构成任意进制计数器的方法利用已有的集成计数器构成任意进制计数器的方法 通常有三种: （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。

  17. 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 ：异步清除输入端 ：同步并行置入控制端 74LS160 集成计数器 ▲ 逻辑符号 ▲ 引脚功能说明 ▲ 表5.5 74LS160的功能表

  18. +Vcc 0 → 1 → 2 → 3 → 4 → 5 • 6 0000→0001→0010→0011→0100→0101 ·0110 当计数器计到6 时（状态6出现时间极短），Q2和Q1均为1，使 为0，计数器立即被强迫回到0状态，开始新的循环。 由此可见，N进制计数器可以利用在（N-1）时将 变为 0 的方法构成，这种方法称为反馈置0法。 74LS160 集成计数器的应用举例——反馈法构成模6计数器的四种方法 例2：直接清0法 例1：反馈置0法 0 → 1 → 2 → 3 → 4 → 5 0000→0001→0010→0011→0100→0101

  19. = 0 ◆ 当计数器计到状态1001时，进位端 C为1，经非门为0，置数控制端 ,下一个时钟到来时，将D3 ~ D0 端的数据0100送入计数器。此后又从0100开始计数一直计数到 1001，又重复上述过程。这种方法称为反馈预置法。 例3：反馈预置法 例4：反馈预置法例二 0011→0100→0101→0110→0111→1000 0100→0101→0110→0111→1000→1001

  20. 改进的模 6 计数器 图5.11（d）所示方法的缺点是工作不可靠。原因是在许多情况下，各触发器的复位速度不一致，复位快的触发器复位后，立即将复位信号撤消，使复位慢的触发器来不及复位，因而造成误动作。 改进的方法是加一个基本RS触发器，如图5.12（a）所示，工作波形见图5.12（b）。当计数器计到 6 时，基本RS触发器置0，使 端为0，该0一直持续到下一个计数脉冲的下降沿到来为止。因此计数器能可靠置0。 图5.12 改进的模6计数器

  21. 5.2 计数器应用实例 计数器组成分频器 图5.13 PCM30/32路基群系统时钟框图 通过分频的方法，利用一个高稳定的信号源产生多种频率的信号。这是数字系统中为获得各种时钟脉冲所采用的最普遍的方法。

  22. 1.一般程序分频器 分频器的输入信号频率与输出信号频率之比叫做分频比N。 程序分频器是指分频比N随预置数据而变的数控分频器，因此，凡具有并行置数功能的计数器都可以组成程序分频器。 图5.14（a）是程序分频器的一般框图，图5.14（b）是分频比N=7的程序分频器的输出信号与输入信号的同步波形。由图可知，其分频比=7。 图5.14 程序分频器

  23. 可控分频器 2. M / M+1分频器 M / M+1分频器在频率合成器中经常采用，它有两种工作模式，即M次分频和M+1次分频模式。 ▲ SC=0时，M次分频； ▲ SC=1时，M+1次分频。 码组变换器 ▲ SC=0时，码组转换器用作变补器； ▲ SC=1时，转换器用作变反器。

  24. 3. 计数器用于测量脉冲频率和周期 ◆ 测量脉冲频率电路 例如，若在t1~t2 = 1s内，计数器的计数值N为1200，则脉冲频率f = 1200Hz。 t1~t2 = 10ms，计数器计数值为12，请问脉冲频率是多少？ 固定时间，求该时间内的脉冲数——得到频率。

  25. 1uS TX ◆ 测量脉冲周期电路 f = 1MHz = 106 Hz T= 1/f = 1/106 Hz = 10-6S = 1uS 待测脉冲周期为多少？ 如何测得填充脉冲数？ 求待测脉冲一个周期时间内通过的固定周期脉冲数——得到周期。

  26. 表5.6 常用计数器

  27. 作 业 原题5.6改为： • P114 习题五 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.6 74LS290的几种连接方式如图5.18所示，试分析图（a）（b）（c）（d）各为几分频电路。 图5.18 (a) 图5.18 (b) 图5.18 (c) 图5.18 (d)

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