什么是计数器-计数器有哪些功能-计数器的分析步骤.docx

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1、什么是计数器?计数器有哪些功能?计数器的分析步骤计数器是最基本的时序电路，它不仅可以用来统计输入 脉冲的个数，还可作为数字系统中的分频、定时电路，用途 相当广泛。计数器有多种分类方式，按其计数功能可分为加法计数 器、减法计数器和可逆计数器；按数制可分为二进制计数器 和非二进制计数器（如十进制计数器）；按计数器中各触发 器状态更新情况不同可分为同步计数器和异步计数器等。计数器的分析可按下述步骤开展：（1）首先根据电路定出各触发器的输入驱动方程。（2）第二步有两种方法可供选择：一是将各触发器的 输入驱动方程代入到触发器的特性方程，写出各个触发器的 次态Qn+1的状态方程；二是将各触发器的输出Qn状

2、态代入 到驱动方程，当（n+1）个时钟脉冲到来后，根据触发器的 真值表，确定各触发器的Qn+1状态。这两种方法可以选择 其一。1.异步二进制计数器以下图所示是由三个JK触发器组成的计数器。它的构 造特点是：各级触发器的时钟脉冲来源不同，除第一级CP 由外加时钟脉冲控制外，其余各级的CP均来自上一级的Q 输出端，所以，各触发器动作的时刻不一致，故称异步计数 器。图中各触发器的JK端均悬空，悬空相当于1态，各触 发器的J=K=1,根据真值表，都处于计数状态，即每来一个 时钟脉冲，触发器输出状态翻转一次，各触发器均在CP的 下降沿到来时刻变化。下面分析它的工作过程。设计数器原态为Q2QlQ0=000

3、,第一个CP的负沿到达时， Q0由0变为1,由于Q0端出现的是正跳变，所以QI、Q2都 不翻转，计数器状态变为Q2Q1Q0R01。当第二个CP负沿到 达时，Q0再次翻转，由1变为0,此时它的负跳变使Q1翻 转，由0变成1,Q2状态不变，此时计数器状态为Q2Q1Q0=010。 依次分析，经过8个计数脉冲后，计数器又恢复到原态，完 成一个计数循环。其状态表见下表，波形图如以下图。从以上分析可以看出：一个触发器可以表示一位二进制 数，两个触发器串联，就有四种状态（22=4）,可构成四进 制计数器，n个触发器串联，那么可组成2n进制计数器。由波 形图可见，Q0波形的频率是CP波形频率的，Q1的频率又

4、是Q0频率的，各级输出波形的频率均为前一级的二分频, 所以,Q2为CP的八分频。计数器的计数顺序是从000到111, 每经一个CP加1,所以叫加法计数器。*如何分析N进制计数器？1 .列出各位触发器的驱动方程，时钟方程。2 .设各位触发器的一种初始状态。（通常设全0）.求输入第一个CP触发脉冲下的状态。3 .再以刚刚得到的状态为“初始状态”，求输入第二个CP脉冲作用下的状态。4 .如此重复做下去，几个脉冲过后，返回初始状态(通 常设全0),就是几进制。注意：对于异步计数器，要兼顾时钟方程及触发器的边 沿触发方式。2.十进制计数器以下图所示为同步十进制加法计数器电路图。由逻辑图 可知各触发器的输

5、入端的逻辑表达式为设计数器的原态为Q3Q2Q1QOOOOO,下表为其状态表。4.集成计数器目前，计数器有多种集成电路产品可供选择。74LS90是一种典型的集成异步计数器，可实现二一五一 十进制计数。以下图所示是74LS90引脚排列图和逻辑功能 示意图。下表为74LS90的功能表。由表可知74LS90具有以下功 能：(1)异步清零功能。当S9=S9AS9B=0时，假设R0 二R0AR0B二1 ,那么计数器清零，与输入CP脉冲无关，这说 明74LS90是异步清零的。(2)异步置9功能。S9 =S9A - S9B=1 ,计数器置9, 即被置成1001状态，与CP无关，也是异步开展的，并且其 优先级别

6、高于R0。(3)异步计数功能。当S9 =S9A - S9B=01时，且R0 =R0A - R0B=0时，计数器开展异步计数。有4种基本情况：假设将输入时钟脉冲CP加在CP0端，且把Q0与CP1连 接起来，那么电路将对CP脉冲按照8421码开展异步加法计数。假设将CP加在CP0端，而CP1接低电平0,那么计数器中 F0工作，Fl、F2、F3不工作，电路构成1位二进制计数器。如果只将CP加在CP1端，CP0接0,那么计数器中F0 不工作，Fl、F2、F3工作，且构成五进制异步计数器。如果将CP加在CP1端，且把Q3与CP0连接起来，虽 然电路仍然是十进制异步计数器，但计数规律不再是8421 码，而是5421码。集成异步计数器74LS90的功能表以下图所示是把两片74LS90级联起来构成的100进制 (2位十进制)计数器。图 由74LS90构成的100进制计数器如以下图所示是把两片74LS90级联起来构成的60进制 计数器。而下页图所示是用两片74LS90级联起来构成100 进制计数器后，再用归零法构成的64进制计数器。