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1、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。脉冲发生器计数器显示第1页/共27页0 01 10 01 10 01 10 01 10 0CPCPQ Q1 1Q Q2 2Q Q Q Q0 00 00 00 00 01 10 01 10 00 01 10 01 11 11 11 11 1图图5.25.2（b b）计数器各触发器的翻转不受同一个计数器各触发器的翻转不受同一个CP CP 脉冲控制。脉冲控制。异步异步计数器计数器计数器各触发器的翻转受同一个计数器各触发器的翻转受同一个CP CP
2、 脉冲控制。脉冲控制。同步同步计数器计数器Q Q0 0Q Q1 1Q Q2 21.计数器的基本原理5.1 5.1 计数器及其表示方法计数器及其表示方法第2页/共27页2.分类 根据计数脉冲的输入方式不同可把计数器分为根据计数脉冲的输入方式不同可把计数器分为 同步计数器同步计数器和和异步计数器异步计数器。根据计数进制不同又可分为根据计数进制不同又可分为 二进制二进制、十进制十进制和和任意进制计数器任意进制计数器。根据计数过程中计数的增减不同又分为根据计数过程中计数的增减不同又分为 加法计数加法计数、减法和可逆计数器减法和可逆计数器。第3页/共27页3.3.二进制计数器二进制计数器 若若n n=1
3、=1，2 2，33，则，则N N=2=2，4 4，88，相应的计数器称为模，相应的计数器称为模2 2计计数器，模数器，模4 4计数器和模计数器和模8 8计数器。计数器。计数器的位数计数器的位数n n：即由即由即由即由多少多少多少多少个触发器组成。（个触发器组成。（个触发器组成。（个触发器组成。（n n n n）计数器的模（计数容量）计数器的模（计数容量）：最大所能计数的值最大所能计数的值最大所能计数的值最大所能计数的值 N N N N=2=2=2=2n n n n 三位二进制计数器三位二进制计数器第4页/共27页同步二进制计数器同步二进制计数器74LS16174LS16174LS161集成计数
4、器集成计数器集成计数器 （2 2）74LS16174LS161功能表功能表输 入输 出 ET EP CP D0 D1 D2 D3Q0 Q1 Q2 Q30 1 0 d0 d1 d2 d31 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0d0 d1 d2 d3计 数保 持保 持（1）各引脚功能符号的意义：D D0 0 D D3 3：并行数据预置输入端：并行数据预置输入端 Q0Q3Q0Q3：数据输出端：数据输出端ETET、EPEP：计数控制端：计数控制端 CPCP：时钟脉冲输入端（：时钟脉冲输入端（）C C：进位端：进位端 ：异步清除控制端（低电平：异步清除控制端（低电平有效）有效）：置数控制端
5、（低电平有效）：置数控制端（低电平有效）第5页/共27页74LS16174LS161状态图注注注注 释释释释 74LS16174LS161是典型的是典型的4 4位二进制同步加法位二进制同步加法计数器，异步清除。同于计数器，异步清除。同于7416174161。请问它的模是几？请问它的模是几？、ETET和和EPEP均为高电平时，计数器处于计数状态，每输入均为高电平时，计数器处于计数状态，每输入一个一个 CP CP 脉冲，进行一次加法计数。脉冲，进行一次加法计数。（3 3）74LS16174LS161的功能与特点的功能与特点 第6页/共27页 ：异步置：异步置：异步置：异步置“0 0”功能。功能。功
6、能。功能。波形图00001 10 01 10 0 ETET和和EPEP是计数器控制端，其是计数器控制端，其中一个为低电平，计数器保持中一个为低电平，计数器保持原态。两者均为高电平，计数原态。两者均为高电平，计数器才处于计数状态。器才处于计数状态。：同同步步并并行行置置数数控控制制端端（低低电电平平有有效效），=0，且且 =1 时时，D0D3上上数数据据 被被输输出出到到Q0Q3。、ETET和和EPEP均为高电平时，均为高电平时，计数器处于计数状态，每输入一个计数器处于计数状态，每输入一个 CP CP 脉冲，进行一次加法计数。脉冲，进行一次加法计数。第7页/共27页 异步二进制计数器异步二进制计
7、数器74LS9374LS9374LS93集成计数器集成计数器集成计数器 74LS93 74LS93是是异步4位二进制加法计数器。图图5.65.6（b b）二进制计数器：二进制计数器：CPCP0 0作同步脉冲，作同步脉冲，FFFF0 0构成一个二进制计数器构成一个二进制计数器;八进制计数器：八进制计数器：CPCP1 1作同步脉冲，作同步脉冲，FFFF1 1、FFFF2 2、FFFF3 3构成模构成模 8 8 计数器计数器;十六进制计数器：十六进制计数器：CPCP1 1端与端与QQ0 0端在外部相连，端在外部相连，构成模构成模1616计数器。计数器。74LS9374LS9374LS9374LS93
8、又称为又称为又称为又称为二二二二八八八八十六十六十六十六进制计数器。进制计数器。进制计数器。进制计数器。R RD1D1、R RD2D2为清零端，高电平有效。为清零端，高电平有效。第8页/共27页4.4.十进制计数器十进制计数器 同步十进制计数器同步十进制计数器74LS19274LS19274LS192集成计数器集成计数器集成计数器 逻辑符号逻辑符号 输输 入入输输 出出 RD CU CD D0 D1 D2 D3Q0 Q1 Q2 Q3 0 0 d0 d1 d2 d3 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 d0 d1 d2 d3加加 计计 数数减减 计计 数数保保 持持0 0 0 0 74L
9、S192 74LS192功能表功能表各引脚功能符号的意义：D D0 0 D D3 3：并行数据输入端：并行数据输入端 Q Q0 0 Q Q3 3：数据输出端：数据输出端CUCU：加法计数脉冲输入端：加法计数脉冲输入端 CDCD：减法计数脉冲输入端：减法计数脉冲输入端R RD D ：异步置：异步置 0 0 端（高电平有效）端（高电平有效）：置数控制端（低电平有效）：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）：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）：减法计数时，借位输出端（低电平有效）第9页/共27页 7 74 4L LS S1 19 92
10、2 的的时时序序图图分分析析R RD D：异步置异步置 0 0 端。计数器复位。端。计数器复位。置 零0000 ：置数控制端（低电平有效）：置数控制端（低电平有效）。1110CDCD为高电平，计数脉冲从为高电平，计数脉冲从CUCU端输入。端输入。:进位输出进位输出;:;:借位输出。借位输出。CUCU为高电平，计数脉冲从为高电平，计数脉冲从CDCD端输入。端输入。1001000000001001第10页/共27页 计数开始时，先在计数开始时，先在R RD D 端输入端输入一个正脉冲，此时两个计数器均一个正脉冲，此时两个计数器均被置为被置为 0 0 状态。此后在状态。此后在 端输端输入入“1 1”
11、，R RD D 端输入端输入“0 0”，则计，则计数器处于计数状态。数器处于计数状态。在个位的在个位的74LS192(1)74LS192(1)的的CU CU 端端逐个输入计数脉冲逐个输入计数脉冲CPCP，个位的，个位的74LS19274LS192开始进行加法计数。在第开始进行加法计数。在第1010个个CPCP脉冲上升沿到来后，个位脉冲上升沿到来后，个位74LS19274LS192的状态从的状态从1001000010010000，同，同时其进位输出时其进位输出 从从0101。利用利用74LS19274LS192实现实现100100进制计数器进制计数器 (想一想想一想)将多个将多个74LS1927
12、4LS192级联可以构成高位计数器。级联可以构成高位计数器。例如：用例如：用两个两个74LS19274LS192可以组成可以组成100100进制进制计数器。计数器。此上升沿使十位的此上升沿使十位的74LS192(2)74LS192(2)从从00000000开始计数，直到第开始计数，直到第100100个个CPCP脉冲作用后，计数器由脉冲作用后，计数器由1001 10011001 1001恢复为恢复为0000 00000000 0000，完成，完成一次计数循环。一次计数循环。第11页/共27页 逻辑符号逻辑符号 74LS90 74LS90功能表功能表复位/置位输入输 出RD1RD2S1S2 Q3
13、Q2 Q1 Q011001100010001000 0 0 00 0 0 01 0 0 1计 数计 数计 数计 数RD1 RD2：当S S1 1 S2=0时，RD1 RD2=1计数器清零。S1、S2：S S1 1 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。Q3Q2Q1Q0：输出端 引脚功能说明引脚功能说明CP0、CP1：双时钟输入端异步十进制计数器异步十进制计数器74LS9074LS9074LS90集成计数器集成计数器集成计数器 第12页/共27页 二二五五十进制计数器十进制计数器74LS9074LS90二进制计数器：二进制计数器：FFFF0 0构成一个
14、二进制计数器构成一个二进制计数器;五进制计数器：五进制计数器：FFFF1 1、FFFF2 2、FFFF3 3构成模构成模 5 5异步计数器（五进制计数器）异步计数器（五进制计数器）;84218421码异步十进制计数器：码异步十进制计数器：时钟脉冲接时钟脉冲接CPCP0 0 ，CPCP1 1端与端与QQ0 0端相连。端相连。74LS9074LS9074LS9074LS90又称为又称为又称为又称为二二二二五五五五十十十十进制计数器。进制计数器。进制计数器。进制计数器。54215421码异步十进制计数器：码异步十进制计数器：时钟脉冲接时钟脉冲接CPCP1 1 ，CPCP0 0端与端与QQ3 3端相连
15、。端相连。第13页/共27页5.5.任意进制计数器任意进制计数器 同步二进制计数器 异步二-八-十六进制计数器同步十进制计数器异步二-五-十进制计数器第14页/共27页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例如，欲构成十进制计数器，可直接选用十进制异步计数器74LS9274LS92。（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，用模可以构成模为两者之积的计数器。例如，用模6 6和模和模1010计数器串接起来，计数器串接起来
16、，可以构成模可以构成模6060计数器。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。复到起始状态，从而达到改变计数器模的目的。第15页/共27页74LS160 74LS160 集成计数器集成计数器 逻辑符号逻辑符号 表表5.5 74LS1605.5 74LS160的功能表的功能表输输 入入输输 出出 EP ET CP
17、 D0 D1 D2 D3Q0 Q1 Q2 Q30 1 0 d0 d1 d2 d31 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0d0 d1 d2 d3 计计 数数 保保 持持 保保 持持 引脚功能说明引脚功能说明D D0 0 D D3 3：并行数据输入端：并行数据输入端 Q Q0 0 Q Q3 3：数据输出端：数据输出端EPEP、ETET：计数控制端：计数控制端 C C：进位输出端：进位输出端CPCP：时钟输入端时钟输入端 ：异步清除输入端：异步清除输入端 ：同步并行置入控制端：同步并行置入控制端第16页/共27页0 1 2 3 4 50 1 2 3 4 5000000000001000
18、10010001000110011010001000101010174LS160 74LS160 集成计数器的应用举例集成计数器的应用举例反馈法反馈法构成模构成模6 6计数器的四种方法计数器的四种方法例1：反馈置0法000000000001000100100010001100110100010001010101 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。0 1 2 3 4 50 1 2 3 4 5例例2 2：直接清：直接清0 0法法 当计数器计到当计数器计到6 6 时（状态时（状态6 6出现时间极出现时间极短），短），Q Q2 2和和Q Q1
19、 1均为均为1 1，使，使 为为0 0，计数器立，计数器立即被强迫回到即被强迫回到0 0状态，开始新的循环。状态，开始新的循环。+Vcc 6 601100110第17页/共27页例例3 3：反馈预置法：反馈预置法010001010110011110001001010001010110011110001001 当计数器计到状态当计数器计到状态1001时，进位端时，进位端 C 为为1 1，经非门为，经非门为0 0，置数，置数控制端控制端 ,下一个时钟到来时，将下一个时钟到来时，将D D3 D0 3 D0 端的数据端的数据01000100送送入计数器。此后又从入计数器。此后又从01000100开始计
20、数一直计数到开始计数一直计数到 10011001，又重复上，又重复上述过程。这种方法称为反馈预置法。述过程。这种方法称为反馈预置法。=0=0例例4 4：反馈预置法例二：反馈预置法例二001101000101011001111000第18页/共27页图图5.12 5.12 改进的模改进的模6 6计数器计数器 改进的模改进的模 6 6 计数器计数器 图图5.115.11（d 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）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，使复发器的复位速度不一致，复位快的触发器复位后，立即
21、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。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改进的方法是加一个基本RSRS触发器，如图触发器，如图5.125.12（a a）所示，工作波形见图）所示，工作波形见图5.125.12（b b）。当计数器计到）。当计数器计到 6 6 时，基本时，基本RSRS触发器置触发器置0 0，使，使 端为端为0 0，该，该0 0一直持续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 0。第19页/共27页5.2 5.2 计数器应用实例计数器应用实例 计数器组成分频器计
22、数器组成分频器图图5.13 PCM30/325.13 PCM30/32路基群系统时钟框图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。数字系统中为获得各种时钟脉冲所采用的最普遍的方法。第20页/共27页1.1.一般程序分频器一般程序分频器 程序分频器是指分频比程序分频器是指分频比N N随预置数据而变的数控分频器，因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。此，凡具有并行置数功能的计数器都可以组成程序分频器。分
23、频器的输入信号频率与输出信号频率之比叫做分频比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 N。图图5.145.14（a a）是程序分频器的一般框图，图）是程序分频器的一般框图，图5.145.14（b b）是分频）是分频比比N=7N=7的程序分频器的输出信号与输入信号的同步波形。由图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，其分频比可知，其分频比=7=7。图图5.14 5.14 程序分频器程序分频器 第21页/共27页2.2.MM/MM+1+1分频器分频器 MM/MM+1+1分频器在频率合成器中经常采用，它有两种工作模式，即分频器在频率合成器中经常采用，它有两种工作模式，即M
24、M次次分频和分频和M+1M+1次分频模式。次分频模式。码组变换器码组变换器 可控分频器可控分频器 SC=0时，M次分频；SC=1时，M+1次分频。SC=0时，码组转换器用作变补器；SC=1时，转换器用作变反器。第22页/共27页3.3.计数器用于测量脉冲频率和周期计数器用于测量脉冲频率和周期例如，若在例如，若在t t1 1 t t2 2=1s=1s内，计数器的计数值内，计数器的计数值N N为为12001200，则脉冲频率，则脉冲频率f f=1200Hz=1200Hz。测量脉冲频率电路测量脉冲频率电路t1t2=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固定时间
25、，求该时间内的脉冲数固定时间，求该时间内的脉冲数固定时间，求该时间内的脉冲数得到频率。得到频率。得到频率。得到频率。第23页/共27页 测量脉冲周期电路测量脉冲周期电路f=1MHz=10f=1MHz=106 6 Hz Hz 待测脉冲周期为多少？待测脉冲周期为多少？求待测脉冲一个周期时间内通过的固定周期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求待测脉冲一个周期时间内通过的固定周期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。得到周期。得到周期。得到周期。T T=1/f=1/10=1/f=1/106 6 Hz=10Hz=10-6-6S=S=1uS1uST TXX1uS1uS
26、如何测得填充脉冲数？如何测得填充脉冲数？第24页/共27页类类 型型型型 号号功功 能能计数器计数器746874LS9074LS9274LS9374LS16074LS16174LS16274LS16374LS16874LS16974LS19074LS19174LS19274LS19374LS19674LS19774LS29074LS29374LS39074LS39374LS49074LS56874LS56974LS66874LS66974LS69074LS69174LS69274LS69374LS69674LS69774LS69874LS699双十进制计数器双十进制计数器十进制计数器十进制计数
27、器十二分频计数器十二分频计数器4位二进制计数器位二进制计数器同步十进制计数器同步十进制计数器4位二进制同步计数器（异步清除）位二进制同步计数器（异步清除）十进制同步计数器（同步清除）十进制同步计数器（同步清除）4位二进制同步计数器（同步清除）位二进制同步计数器（同步清除）可预置十进制同步加可预置十进制同步加/减计数器减计数器可预置可预置4位二进制同步加位二进制同步加/减计数器减计数器可预置十进制同步加可预置十进制同步加/减计数器减计数器可预置可预置4位二进制同步加位二进制同步加/减计数器减计数器可预置十进制同步加可预置十进制同步加/减计数器（双时钟）减计数器（双时钟）可预置可预置4位二进制同步
28、加位二进制同步加/减计数器（双时钟）减计数器（双时钟）可预置十进制计数器可预置十进制计数器可预置二进制计数器可预置二进制计数器十进制计数器十进制计数器4位二进制计数器位二进制计数器双双4位十进制计数器位十进制计数器双双4位二进制计数器（异步清除）位二进制计数器（异步清除）双双4位十进制计数器位十进制计数器可预置十进制同步加可预置十进制同步加/减计数器（三态）减计数器（三态）可预置二进制同步加可预置二进制同步加/减计数器（三态）减计数器（三态）十进制同步加十进制同步加/减计数器减计数器二进制同步加二进制同步加/减计数器减计数器可预置十进制同步计数器可预置十进制同步计数器/寄存器（直接清除、三态）
29、寄存器（直接清除、三态）可预置二进制同步计数器可预置二进制同步计数器/寄存器（直接清除、三态）寄存器（直接清除、三态）可预置十进制同步计数器可预置十进制同步计数器/寄存器（同步清除、三态）寄存器（同步清除、三态）可预置二进制同步计数器可预置二进制同步计数器/寄存器（同步清除、三态）寄存器（同步清除、三态）十进制同步加十进制同步加/减计数器（三态、直接清除）减计数器（三态、直接清除）二进制同步加二进制同步加/减计数器（三态、直接清除）减计数器（三态、直接清除）十进制同步加十进制同步加/减计数器（三态、同步清除）减计数器（三态、同步清除）二进制同步加二进制同步加/减计数器（三态、同步清除）减计数器（三态、同步清除）表表5 5.6 6 常常用用计计数数器器第25页/共27页作作作作 业业业业P114 习题五 5.4 5.5 5.6 5.7 5.85.6 74LS2905.6 74LS290的几种连接方式如图的几种连接方式如图5.185.18所示，试分析图（所示，试分析图（a a）（）（b b）（）（c c）（）（d d）各为几分频电路。各为几分频电路。图图5.18(a)5.18(a)图图5.18(b)5.18(b)图图5.18(c)5.18(c)图图5.18(d)5.18(d)原题原题5.6改为：改为：第26页/共27页感谢您的观看！第27页/共27页