复习数电中的计数器剖析
《数字电路计数器》PPT课件
74LS90的级联扩展
2. 同步级联 这种方式一般是把各计数器的CP端连在一起接统一的
时钟脉冲，而低位计数器的进位输出送高位计数器的计数控 制(使能)端。
15.3.2 任意进制计数器的构成方法
集成计数器可以加适当反馈电路后构成任意模值计数器。
设计数器的最大计数值为N，若要得到一个模值为M(＜ N)的计数器，则只要在N进制计数器的顺序计数过程中， 设法使之跳过(N-M)个状态，只在M个状态中循环就可以了。 通常MSI计数器都有清0、置数等多个控制端，因此实现模 M计数器的基本方法有两种：
工作波形
0111
0110
0101
0100
0011
CP Q0 Q1 Q2 Q3
用反馈置数法构成九进制加法 计数器(2)
1
ET Q0 Q1 Q2 Q3 CO
1 EP
74LS161
CP ＞CP CR D0 D1 D2 D3 LD
1
11 10
LD CO
4位二进制计数器状态表
计数顺序
电路状态
Q3
Q2
Q1
0 0 000
X 0 X 计数状态
X0 X 0
情况一：计数时钟先进入CP0时的计数编码。
Q3
CP
Q0
CP0 2
CP1
Q2 5
Q1
Q3 Q2 Q1 CP1 Q0
000
0
000
1
001
0
001
1
十进 制数
0 1 2 3
Q3 Q2 Q1
000 001 010 011 100
010 010 011 011 100 100 000
04 15 06 17 08 19 00
计数器(Counter) 数电课件
2. N进制计数器的构成方法
Ⅰ. 用同步清零端或置数端归零构成N进制计数器
数器。 M通常又叫做计数器的容量，或计数器的计数长度。
3. 分类
Ⅰ. 计数器按计数进制可分为二进制计数器、十进制计数器和N进制计数器； Ⅱ. 按计数的增减趋势可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器；
Ⅲ. 按计数器中各触发器的状态翻转是否与计数脉冲同步分为同步计数器和异步计数器。
二、二进制计数器 1. 二进制同步计数器
CP0 CP
CP1 Q0n CP2 Q1n
CP3 Q0n
Q n 1 0
Q0n
Q n 1 1
Q3n Q1n
Q n 1 2
Q2n
Q n 1 3
Q2nQ1n
D触发器特性方程 ⑥. 驱动方程组
Qn1 D
D0 Q0n；
二进制同步减法计数器的级间连接规律 ①. 驱动方程组
T0 J0 K0 1；
T1 J1 K1 Q0n；
T2 J2 K2 Q1n Q0n；
L
L
Ti
Ji
Ki
Q Q n n i1 i2
L
Q1n Q0n
i 1
Q
n。
j
数电实验之计数器
计数器一实验目的1、掌握中规模集成计数器的逻辑功能及使用方法。
2、学习运用集成电路芯片计数器构成N位十进制计数器的方法。
二实验原理计数器是一个用以实现计数功能的时序器件，它不仅可以用来记忆脉冲的个数，还常用于数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能。
计数器种类很多，按构成计数器中的各个触发器输出状态更新是否受同一个CP脉冲控制来分，有同步和异步计数器，根据计数制的不同，分为二进制、十进制和任意进制计数器。
根据计数的增减趋势分，又分为加法、减法和可逆计数器。
另外，还有可预置数和可编程功能的计数器等。
目前，无论是TTL还是CMOS集成电路，都有品种较齐全的中规模集成计数器芯片。
如：异步十进制计数器74LS90，4位二进制同步计数器74LS93，CD4520，4位十进制计数器74LS160、74LS162；4位二进制可预置同步计数器CD40161、74LS161、74LS163；4位二进制可预置同步加/减计数器CD4510、CD4516、74LS191、74LS193；BCD码十进制同步加/减计数器74LS190、74LS192、CD40192等。
使用者只要借助于器件手册提供的功能表和工作波形图以及引出端的排列就能正确使用这些器件。
例如74LS192同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入十进制可逆计数功能；异步并行置数功能；保持功能和异步清零功能。
74192功能见表表19.1*表中符号和引脚符号的对应关系：CR = CLR—清零端；LD= LOAD—置数端（装载端）CP U = UP—加计数脉冲输入端CP D = DOWN—减计数脉冲输入端CO——非同步进位输出端（低电平有效）BO——非同步借位输出端（低电平有效）D3 D2 D1 D0 = D C B A—计数器数据输入端Q D Q C Q B Q A—计数器数据输出端根据功能表我们可以设计一个特殊的12进制的计数器，且无0数。
如图19.1所示：当计数器计到13时，通过与非门产生一个复位信号，使第二片74LS192（时十位）直接置成0000，而第一片74LS192计时的个位直接置成0001；从而实现了1——12的计数。
数电复习知识点
数电复习知识点引言数字电子技术（Digital Electronics）是电子技术中的一个重要分支，主要涉及逻辑电路的设计、数字信号处理和数字系统的运行等方面。
对于学习数电的同学来说，了解关键的复习知识点是非常重要的。
本文将为大家整理数电的复习知识点，帮助大家更好地掌握这门学科。
一、数电基础知识1. 集成电路集成电路（Integrated Circuit，IC）是指在单个芯片上集成了大量的电子元件或器件。
它分为模拟集成电路和数字集成电路两种类型，其中数电主要涉及数字集成电路。
数电中常使用的数字集成电路包括门电路、触发器、计数器等。
2. 二进制二进制是数电中最常用的数字表示方式，以0和1两个数字表示。
在数字电子系统中，所有的数据和信号都以二进制形式存在。
掌握二进制的转换和计算方法是数电学习的基础。
3. 逻辑门电路逻辑门电路是由晶体管等电子元件组成的电子电路，用于实现逻辑运算。
常见的逻辑门有与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）等。
了解逻辑门的基本原理和实现方式是数电学习的重点。
二、数字系统设计1. 组合逻辑电路组合逻辑电路是由多个逻辑门组成的电路，其输出只依赖于当前的输入值。
通过逻辑门的组合和连接，可以实现不同的逻辑功能。
理解组合逻辑电路的设计与实现是数电学习的核心内容。
2. 时序逻辑电路时序逻辑电路是由组合逻辑电路和触发器（Flip-flop）组成的电路，其输出不仅依赖当前的输入值，还和过去的状态有关。
时序逻辑电路具有记忆功能，可以实现存储和状态转换等功能。
3. 计数器与寄存器计数器是时序逻辑电路中的一种常见电路，用于计算和记录输入脉冲的数量。
计数器的类型包括二进制计数器、BCD码计数器、环形计数器等。
寄存器是一种能够存储多个数据位的时序逻辑电路，常用于数据存储与传输。
三、数字信号处理1. 时域与频域时域是指信号随时间变化的特性，频域是指信号在频率上的特性。
了解时域与频域的概念和分析方法对于数字信号处理非常重要。
什么是电子电路中的计数器
什么是电子电路中的计数器电子电路中的计数器是一种重要的数字电路元件，用于记录输入脉冲信号的个数，并将结果以数字形式输出。
计数器常见于各种电子设备中，如时钟、计时器、计步器等。
本文将介绍电子电路中的计数器的基本原理、分类以及应用。
一、计数器的原理计数器的原理基于时钟信号和触发器的工作特性。
计数器的核心是一组触发器，通过连接触发器的输入和输出，以及时钟信号的输入，实现输入脉冲计数的功能。
当计数器接收到一个时钟信号时，触发器状态会根据输入信号的变化而改变，从而实现计数功能。
计数器有两个基本状态：复位状态和计数状态。
在复位状态下，计数器的值被清零；在计数状态下，计数器会根据输入信号的个数自动增加。
二、计数器的分类计数器可以按照不同的标准进行分类。
常见的分类方式有以下几种：1.同步计数器与异步计数器同步计数器是指各个触发器的时钟输入信号完全相同，所有触发器在同一个时钟脉冲上沿同时工作。
异步计数器则是各个触发器的时钟输入信号相互独立，触发器在不同的时钟脉冲上沿工作。
同步计数器的优点是工作稳定，同步性好，适用于频率较高的计数器应用；异步计数器则适用于频率较低的计数器应用。
2.二进制计数器与十进制计数器二进制计数器是指计数器的输出以二进制形式表示，十进制计数器则是指计数器的输出以十进制形式表示。
二进制计数器的输出位数通常是2的幂次，而十进制计数器的输出位数通常是10的幂次。
3.向上计数器与向下计数器向上计数器在计数过程中，计数值依次递增；向下计数器则是计数值依次递减。
向上计数器和向下计数器可以通过加法和减法电路实现。
三、计数器的应用计数器在各种电子设备中有广泛的应用。
以下列举了一些常见的计数器应用：1.时钟和计时器计数器常见于时钟和计时器电路中。
通过使用计数器，可以实现各种时间间隔的测量和记录。
例如，计数器可以用于显示秒、分钟、小时等时间单位，或者用于精确计时和定时功能。
2.频率测量计数器可以用于测量输入信号的频率。
数字电子技术计数器
1 00 01 01 1 01 1
d3 d2 d1 d0 1 1
Q3n+1 Q2n+1 Q1n+1 Q0n+1
000 0
d3 d2 d1
d0
加法计数
减法计数
保持
注
异步清零 异步置数
BO =CO=1
4. 集成十进制同步计数器 (1) 集成十进制同步加法计数器74160、74162 VCC CO Q0 Q1 Q2 Q3 CTT LD 同步计数功能：
若用T 触发器：
T0 = 1 T1=Q0n T2= Q1n Q0n
&
FF0
Q0
1J
FF1
1J
Q1
C1
C1
FF1
1J C1
&
B
Q2
1K
1K
Q0
Q1
1K
Q2
3. 3 位二进制同步可逆计数器 (1) 单时钟输入二进制同步可逆计数器
加/减 控制端
&1
&1
C/B &1
U/D 1
1
1J C1
Q0
1K
CP
FF0 Q0
按计数的增 减分：
加法计数器 减法计数器 可逆计数 (Up-Down Counter)
按计数值的 二进制编码计数器 编码方式分： 二—十进制计数器
按数制分：
二进制计数器 十进制计数器
N 进制(任意进制)计数器
同步二进制加法计数器结构组成及原理
计数器计数容量、长度或模的概念
计数器能够记忆输入脉冲的数目，即电路的有效状态
CP2=Q1
二-八-十六进制计数器的实现
FF0 Q0
数字电路课件——计数器
D0示…D的n：所数有据控加制载端端，，在可其能有Q的0…还Qn会：计数器输出端
上初有这加始载值自些的 。己控数独制据特端决的，定了控可计制以数端用的，一合个R理计D：利数清用器零端
提
CU实、现CD多：种分别进为制加计法数计。数
进位端和减法计数借位端。
示
第五章
6
5.1.2 二进制计数器
两个重要概念
▲ 引脚功能说明
S1、 S2：当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。
RD1、RD2：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
2020/10/13
第五章 14
▲ 二—五—十进制计数器74LS90 逻辑图如图5.9所示。图中FF0构
n 位二进制计数器：
即由n 个触发器组成的二进制计数器。
计数器的模（计数容量）：
将n 位二进制计数器所对应的 2n=N
个有效状态，称为计数器的模。
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。
2020/10/13
第五章
7
1. 同步二进制计数器
74LS161集成计数器
输出
Q0 Q1 Q2 Q3
0000 d0 d1 d2 d3
计数 保持 保持
74LS161是典 型的4位二进制同 步加法计数器， 异步清除。同于 74161。
第五章
8
（3）74LS161的功能与特点
0 0 1 1
0 0 0 0
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状态图
波形图
◆ 74LS161有异步置“0” 功能。当清除端RD 为低 电平时，无论其它各输
数电-时序逻辑电路 计数器
——依照一般同步时序电路的设计步骤
例题
用D触发器设计同步十进制加法计数器 用JK触发器设计同步六进制减法计数器
（1）异步二-十进制计数器 74HC/HCT390
FF0 二进制计数器 CP0输入，Q0输出
FF1——FF3
异步五进制计 数器（P277）
CP1输入，Q3、Q2、Q1输出
CP1 1
1000~1111 8进制
异步计数器
方法二 整体反馈清0法实现72进制加法计数器
1 CP
××××
CR D0 D1 D2 D3
CET
CEP 74161(0) TC CP Q0 Q1 Q2 Q3 PE 1
××××
CR D0 D1 D2 D3
CET
CEP 74161(1) TC
CP Q0 Q1 Q2 Q3 PE 1
TC
CEP
74161
PE
>CP Q0 Q1 Q2 Q3
CR: 异步清零端
CP:
有效
PE: 同步并行置数使能端
D0 - D3 ：预置数据输入端 CET、CEP: 计数使能端
TC:进位输出端，用于级连（TC = CET·Q3·Q2·Q1·Q0）
74161逻辑功能表
输入
输出
清预 零置
使能
时 钟
预置数据输入
连接方式1 Q2 Q1 Q0 000 001 010 011 100 101 110 111 000 001
（5421码）
连接方式2 Q0 Q3 Q2 Q1 0 000 0 001 0 010 0 011 0 100 1 000 1 001 1 010 1 011 1 100
二-五-十进制加法计数器
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申请 中断
TCON
TF1 D7
TR1
溢出
TF0
TH0 TL0
TR0
8位 8位
D0
1 0 &
≥1
T0引脚
机器周期 1
INT0引脚
TMOD
1 M0 D0 0 M1
C/T GATE
M0 M1 C/T GATE D7
计数个数与计数初值的关系为： X=216-N
三、方式2 方式2为自动重装初值的8位计数方式。
方式。
6.1.1 工作方式控制寄存器
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
TMOD （89H）
GATE
C/ T
M1
M0
GATE
C/ T
M1
M0
定时器T1
定时器T0
①M1和M0—操作模式控制位。 两位可形成四种编码，对应于四种模式。 见 表6-1。
M1 M0 00 01 10
11
工作模式
功能描述
方式3只适用于定时/计数器T0，定时器T1处于方式 3时相当于1=0，停止计数。
申请 中断
申请 中断
TCON
TF1 TR1 TF0 TR0
溢出 TH0 8位
溢出 TL0 8位
D0
1 0 &
≥1
机器周期 T0引脚
机器周期 1
INT0引脚
TMOD
1 M0 D0 1 M1
C/T GATE
M0 M1 C/T GATE D7
TCON
TF1 D7
申请 中断
TR1
TF0
溢出 TH0 TL0
TR0
8位 5位
1 1
0 &
≥1
T0引脚
机器周期 1
TMOD
0 M0 D0 0 M1
C/T GATE
M0 M1 C/T
D0
INT0引脚
GATE D7
二、方式1
方式1的计数位数是16位，由0作为低8位、0作为 高8位，组成了16位加1计数器 。
模式0 13 位计数器
模式1 16 位计数器
模式2 自动再装入8 位计数器
模式3
定时器0：分成二个8 位计数器 定时器1：停止计数
② C / T —计数器/定时器方式选择位。 C / T =0，设置为定时方式。定时器计数8051片内脉冲， 即对机器周期计数。 C / T =1，设置为计数方式。计数器的输入来自T0 （P3.4）或T1（P3.5）端的外部脉冲 。
工作方式3将T0分成为两个独立的8位计数器0和0 。
T0工作在方式3下T1的各种工作方式 当T1用作串行口的波特率发生器时， T0才工作在方式3。 T0处于方式3时， T1可定为方式0、方式1和方式2，用来作
❖采用可编程芯片定时：这种定时芯片的定时值及定时范围 很容易用软件来确定和修改，此种芯片定时功能强，使用 灵活。在单片机的定时/计数器不够用时，可以考虑进行扩 展。
一、复习数电中的计数器、定时器
计数脉冲 计数长度为n的计数器
溢出
置入初值
提出要求： 1、有参与计数的实体（计数长度可变） 2、 有计数脉冲的引入，有溢出位 3、可以置入初值
一、复习数电中的计数器、定时器 二、计数器、定时器的结构 三、计数器、定时器的应用
实现定时功能，比较方便的办法是利用单片机内部 的定时/计数器。 也可以采用下面三种方法：
❖软件定时：软件定时不占用硬件资源，但占用了时间，降 低了的利用率用或多重循环。
❖采用时基电路定时：例如采用555电路，外接必要的元器 件（电阻和电容），即可构成硬件定时电路。但在硬件连 接好以后，定时值与定时范围不能由软件进行控制和修改， 即不可编程。
③ —门控位。
不可以位寻址。
举例： , #00110000B
6.1.2 控制器寄存器
8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H
TCON （88H）
TF1
TR1
TF0
TR0
IE1
IT1
IE0
IT0
① 1（.7) —T1溢出标志位。 当T1溢出时，由硬件自动使中断触发器1置1，并向申请中 断。 当响应中断进入中断服务程序后，1由被硬件自动清0。1 也可以用软件清0。
定时/计数器的工作原理
加1计数器输入计数脉冲，每来一个脉冲计数器加1，当 加到计数器为全1时，再输入一个脉冲就使计数器回零， 计数器的溢出。 可见，由溢出时计数器的值减去计数初值才是加1计数 器的计数值。 m2nx 若已知计数脉冲的周期，如 ，则同时可知延时时间为
时钟脉冲源的不同，可以用于区分定时/计数模式。 只有已知计数脉冲的周期，才可以进行定时。
TCON
TF1 D7
申请 中断
TR1
TF0
溢出 TL0
TR0
TH0 8位
D0
1 0 &
≥1
T0引脚
机器周期 1
INT0引脚
TMOD
0 M0 D0 1 M1
C/T GATE M0 M1 C/T GATE D7
计数个数与计数初值的关系为： X=28-N
工作方式2特别适合于用作较精确的脉冲信号发生器。
四、方式3
溢出时，如果定时/计数器工作于定时模式，则表示定 时时间已到；如果工作于计数模式，则表示计数值已满。
计数脉冲CP
定时器/计数 器可由触发
器构成
长度为n的计数器
置入初值
溢出
计数状态 满足一定 条件时有
输出
有置入初值 的途径
长度为n的计数器
最大计数长度：2n个CP
最大定时时间：2n TCP
对与加法计数器，若初值为x，则记录
外部中断相关位
T1方式
内部总线 TMOD T0方式
由图看到： 1、两个可编程的定时器/计数器T1、T0。
2、出现的有： 0、0、1、1 、
借助于，实现：
2种工作模式： （1）计数器工作模式
两种不同的计数脉冲的引 入，并借助于用于区分模
式。
（2）定时器工作模式
用来安排工作
4种工作方式(方式0-方式3)。
② 0 （.5)—T0溢出标志位。 其功能和操作情况同1。
③ 1(.6)—T1运行控制位。 可通过软件置1（1=1）或清0（1=0）来启动或 关闭 T1。
“ 1”,定时器T1便开始计数。 ④ 0(.4)—T0运行控制位。
其功能和操作情况同1。
6.2 定时/计数器的工作方式
一、方式0
方式0为13位计数，由0的低5位（高3位未用） 和0的8位组成。0的低5位溢出时向0进位，0溢出时， 置位中的0标志，向发出中断请求。
m m个脉2n冲后x溢出。
结论：x为2实n 现mm个脉冲的计数，则需置入初值x，
任务的类型： 1、计数m个脉冲
计算： x2n m 置入初值。
2、定时（延时）△t
计算：
t
m
T CP
x 2n m
置入初值。
二、计数器、定时器的结构
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
T1引脚
TH1
TL1
T0引脚
机器周 期脉冲
TH0
TL0
TCON
TF1 TR1 TF0 TR0 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0