项目六计数器及应用

项目六计数器及应用 • 6.1计数器 • 6. 2 计数器及应用 • 6.3常用计数器列表 • 本章小结

主要内容 • 计数器的功能、分类、结构、工作原理； • 各类计数器的使用； • 计数器的功能扩展应用。主要技能 • 计各种类型计数器的正确使用及功能测试； • 掌握任意进制计数显示电路的设计、安装与调试。

基本概念 • 计数器; • 计数器的模 • 同步计数器; • 异步计数器;

脉冲源 显示器 1011011 0 0 1 0 译码器计数器设计项目实时计数显示器

1 2 3 4 5 6 7 8 CP Q0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 Q1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 工作特点：相令输出端有分频特性。 0 Q2 6.1 计数器 6.1.1 计数器的功能、工作原理、分类一、计数器的功能：计算输入脉冲的个数。计数器的“模”: 计数器累计输入脉冲的最大数目M表示。二、计数器的构成与工作原理三位二制计数器

CP Q0 Q1 Q0 Q1 Q2 Q2 1．加法计数器计数器的基本单元：下降沿有效的二分频器。

CP Q0 Q1 Q2 Q0 Q1 Q2 2. 减法计数器计数器基本单元：下降沿有效的二分频器。

同步计数器——74LS161 异步计数器——74LS93 CU CU 异步计数器同步计数器三、计数器的分类 1.根据计数脉冲的输入方式不同可分：同步工作速度快，但控制电路较复杂，对CP脉冲的负载能力重。异步计数器则相反。

二进制计数器——74LS161 十进制计数器——74LS192 任意进制计数器——自己完成加法计数器减法计数器可逆计数器——74LS192、74LS168、 2. 根据计数进制不同又可分： 3.根据计数过程中计数的增减不同分：

RD ：异步清除控制端 LD ：置数控制端６.1.2 各种进制的集成计数器一、同步二进制计数器——74LS161集成计数器 1.引脚功能说明 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

2. 74LS161功能表

异步置“0”功能。 同步并行置数 ET和EP是计数器控制端，两者均为高电平，计数器才处于计数状态。第15个脉冲进位端C为1，第16个脉冲C为0。 3.波形图

4. 74LS161计数器计数容量的扩展 N 片74LS161通过级联可实现16N进制计数器首先：了解74LS161为上升沿计数；然后：确定计数器的类型：同步计数器或异步计数；

1111 0000 1111 0000 0001 0002 在计到1111以前，CO1＝0，高位片保持原状态不变在计到1111时，CO1＝1，高位片在下一个CP加一工作原理分析：低位输出状态：高位输出状态：

74LS393 二、异步二进制计数器 ——74LS93集成计数器 74LS93又称为二—八—十六进制计数器。 1.引脚功能说明 RD1RD2：计数器清零端； Q3Q2Q1Q0：计数输出端。 CP0、 CP1：双时钟输入端；

2进制 8进制 16进制 2. 使用方法： 1位二进制计数器——CP0输入计数脉冲，Q0输出；八进制计数器——CP1输入计数脉冲， Q1 Q2 Q3 输出；十六进制计数器——Q0与CP1连接，CP0输入，Q0 Q1 Q2 Q3输出。

三、同步十进制计数器 ——74LS192集成计数器 即可实现加计数，又可实现减计数。 1.引脚功能说明：计数输出端并行数据输入端加计数进位输出端加计数脉冲输入端减计数借位输出端减计数脉冲输入端异步置数端异步置 0 端

2. 74LS192功能表

RD ：异步置 0 端。 ：置数控制端计数脉冲从CU端输入。加计数， CD高电平计数脉冲从CD端输入。减计数 CU为高电平， 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 :进位输出; :借位输出 3. 波形图

CP CP 4. 74LS192计数器计数容量的扩展 N 片74LS192通过级联可实现10N进制计数器首先：了解74LS192为上升沿计数；然后：确定计数器的类型：同步计数器或异步计数。

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。工作原理分析：低位的74LS192(1)的CU 端逐个输入计数脉冲CP，低位计数顺开始计数。在第10个CP脉冲上升沿到来后，低位计数器的状态从1001→0000，同时其进位输出C从0→1，此上升沿作为高位计数器的计数脉冲。

四、异步十进制计数器 ——74LS290集成计数器 74LS290又称为二、五、十进制加法计数器。 1. 引脚功能说明：异步置数端计数输出端异步清零端双时钟输入端

2. 74LS290功能表 异步置 9 功能

2进制 5进制 8421 5421 3. 正确使用二进制计数器—— CP0输入计数脉冲，Q0输出；五进制计数器—— CP1输入计数脉冲， Q1 Q2 Q3 输出；十进制计数器—— Q0 与CP1 连接，CP0输入，8421十进制； —— Q3 与CP0 连接，CP1输入，5421十进制；

五进制 十进制 0000 1000 1010 1001 1100 CP1为计数脉冲输入端 Q3作为CP0的计数脉冲 5421十进制计数器的原理分析：

五、任意进制计数器的实现 利用所学的计数器实现任意进制计数器的设计。 • 任意进制计数器： • 计数器的模N ≠ 2n的计数器。如：５、6、7等进制。 2. 实现的条件：N>M M—基本计数器的模，N—设计计数器的模。 3. 实现的方法——反馈法：利用输出信号反馈到输入端使计数器清零或置数，使计数器跳过某些计数状态，从而改变其计数长度。有清零法和置数法。

——将反馈信号送入计数器清零端。 （1）清零法 001 010 011 100 101 例：用74LS161实现一六进制计数器解：第一步：确定计数器输出的循环状态： 000 六进制计数器的状态图第二步：了解74LS161的清零方式（异步或同步）查阅74LS161 功能表，清零方式：异步清零第三步：选择参考状态，确定反馈信号。以N的二进制状态为参考状态，将为1的各位与非（低电平清零）或与（高电平清零）作为反馈信号送入清零端。

六进制计数器的参考状态 清零反馈信号 0110 原理图

1 2 3 4 5 6 1 CP Q0 Q1 Q2 Q3 0110 0000 0001 RD 工作原理分析：由于计数器计数到六的状态时间非常短，故“6”这个状态在显示器上显示不出来。

——将反馈信号送入计数器的置数端 （2）置数法 000 六进制计数器的状态图 001 010 011 100 101 例：用74LS161实现一六进制计数器第一步：确定计数器输出的循环的状态：第二步：了解74LS161的置数方式（异步或同步）查阅74LS161功能表，置数方式：同步置数第三步：选择参考状态，确定反馈信号。以“N-1”的二进制状态为参考状态，将为1的各位与非（低电平置数）或与（高电平置数）作为反馈信号送入置数端。第四步：确定置数值 D2D1D0=000

六进制计数器的参考状态 置数反馈信号 0101 原理图

1 2 3 4 5 6 1 CP Q0 Q1 Q2 Q3 LD 0101 0000 0001 工作原理分析：同步置数要在下一个时钟上升沿到时，D端的数据才能置入Q端。

0 1 0 0 1 1 0 0 例；用74LS161构成50（00110010）进制计数器。清零法：第一步：用两片实现16X16进制计数器第二步：确定参考状态：00110010

0 0 1 0 0 1 0 0 CU CU 例；用74LS192构成8421BCD码的24进制计数器。置数法：第一步：用两片实现10X10进制计数器，第二步：确定参考状态（00100100）BCD。

6.2 计数器的扩展应用 一、分频器利用一个高稳定的信号源，通过多次分频的方法，得到多种频率的信号。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。

1 2 3 4 5 6 7 计数满：0000 预置数：0011 1.一般程序分频器（1）分频比N：输入信号与输出信号频率之比。（2）功能：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。七分频器

码组变换器 可控分频器 2. M / M+1分频器（1）工作模式：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。（2）组成：

0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1101 1110 1111 M次分频 SC=0时，码组转换器用作变补； 0 4分频器分频器的状态： 1100

1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1100 1101 1110 1111 M+1次分频 SC=1时，转换器用作变反。 1 5分频器分频器的状态： 1011

TX 1uS 二、测量脉冲频率和周期 1. 频率的测量：在固定时间t2~t1以内，测量出被信号的脉冲个数N，计算出频率。 2. 周期的测量：在被测信号的一个周期时间内，通过周期固定的基准脉冲，所通过的基准信号的个数则为被测信号的周期。

测量脉冲频率： 思考:若在t1~t2 = 1s内，计数器的计数值 N 为1200，则脉冲频率f ？

测量脉冲周期： 基准信号的周期为1uS 思考:若在被测信号一个周期时间内，基准信号计数为8，被测周期为？

6.3 常用TTL集成计数器例表

本章小结 • 计数器是组成数字系统的重要部件之一,它的功能是计算输入脉冲的数目.根据输入方式不同,可分为财、同步计数器和异步计数器。同步工作速度快，但控制电路较复杂，对CP脉冲的负载能力重。异步计数器则相反。 • 计数器根据进制不同可分为二进制计数器、十进制计数器和任意进制计数器。前两种的现成的集成电路产品选用，而任意进制计数器帽可以通过前两种引入适当的反馈信号来实现。 • 计数器在使用时，功能表反映了它的工作功能特特点，以及工作时的细节，读懂功能表是正确使用计数器的关键，特别是扩展应用中，级联、反馈等信号的实现。

计数器有许多控制端，如置数、清零、进位、借位、脉冲输入等，使用时要合理使用。计数器有许多控制端，如置数、清零、进位、借位、脉冲输入等，使用时要合理使用。 • 在设计任意进制计数器时，一定要了解所选计数器的清零功能与置数功能是同步还是异步，因为，同步与异在选择反馈状态时不相同。

作业 5.1 、 5.2、 5.3、 5.4、 5.5、 5.6、 5.7、 5.9

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