资源简介

【课题】
15.2 计数器
【教学目标】
描述二进制数和十进制数计数器，集成十进制计数器、集成任意进制计数器的功能。
【教学重点】
1．异步二进制加法计数器。
2．集成计数器。
【教学难点】
集成计数器。
【教学过程】
【一、复习】
JK触发器工作原理和逻辑状态表。
【二、引入新课】
这里讲的计数是指记忆输入脉冲的个数。计数器种类很多，但其工作原理比较接近。学会一种计数器的工作原理，其他种类的计数器也就容易学了。
【三、讲授新课】
15.2.1　异步二进制加法计数器
1．JK触发器组成的计数器，如图15.13（a）所示。
（a）逻辑图
（b）工作波形
图15.13　异步3位二进制加法计数器
2．工作原理：工作波形如图15.13（b）所示。
第一个CP，触发器状态Q3Q2Q1由000变为001；
第二个CP，Q3Q2Q1又由001变为010。
依次分析，可得出触发器状态Q3Q2Q1与计数脉冲CP的关系，如表15.6所示。当输入8个CP脉冲后，计数器状态恢复为000，则该计数器的模M8。
3．异步计数器：计数脉冲不是同时加到各个触发器上，各触发器翻转有先有后。
4．同步计数器：计数脉冲CP同时加到所有触发器的时钟脉冲输入端。
表15.6　3位二进制计数器状态表
计数脉冲 触发器状态 十进制数
CP Q3 Q2 Q1
0 0 0 0 0
1 0 0 1 1
2 0 1 0 2
3 0 1 1 3
4 1 0 0 4
5 1 0 1 5
6 1 1 0 6
7 1 1 1 7
8 0 0 0 0
15.2.2 十进制计数器
十进制计数器：有10个计数状态，即计数模M10。4位二进制计数器有16个状态，去掉6个状态取决于编码方式。若采用8421编码，则十进制加法计数器的状态表如表15.7所示。
表15.7　十进制加法计数器的逻辑状态表
计数脉冲 触发器状态 十进制数
CP Q3 Q2 Q1 Q0
0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 1 1
2 0 0 1 0 2
3 0 0 1 1 3
4 0 1 0 0 4
5 0 1 0 1 5
6 0 1 1 0 6
7 0 1 1 1 7
8 1 0 0 0 8
9 1 0 0 1 9
10 0 0 0 0 0
15.2.3 集成计数器
1．T210计数器的逻辑符号
T210（T4290、74LS290）是异步二五十进制计数器，图15.14是它的逻辑符号和外引线排列图。
图15.14　T210的外引线排列图和逻辑符号
R0（1）、R0（2）是复位端，S9（1）、S9（2）是置位端，Q3、Q2、Q1、Q0是输出端，CP0、CP1是脉冲输入端，UCC是接 +5V电源，GND是接地。
（1）五进制计数器。对应Q3、Q2、Q1的三个触发器组成异步，使用的脉冲信号是CP1。
（2）二进制计数器。对应Q0的触发器在电路上是独立的，使用CP0作脉冲信号。
（3）8421BCD码十进制计数器。将Q0和CP1相连，同时以CP0作为脉冲输入端，可构成8421 BCD码的十进制计数器。
（4）5421 BCD码十进制计数器。将Q3和CP0相连，同时以CP1作为脉冲输入端，可构成5421 BCD码的十进制计数器。
2．T210计数器的功能表
T210计数器的功能表如表15.8所示。表中符号“×”表示取0或取1均可，符号“↓”表示脉冲的下降沿触发。
表15.8　T 210计数器的功能表
输 入 输 出
CP R0（1） R0（2） S9（1） S9（2） Q3 Q2 Q1 Q0
× 1 1 0 × 0 0 0 0
× 1 1 × 0 0 0 0 0
× × × 1 1 1 0 0 1
↓ × 0 × 0 记 数
↓ 0 × 0 × 记 数
↓ 0 × × 0 记 数
↓ × 0 0 × 记 数
当异步复位端（R0（1）、R0（2））为高电平时，只要9端（S9（1）、S9（2））有一个置为低电平，就可完成清零功能。
当S9（1）、S9（2）均位高电平时，就可完成置9功能。
当R0（1）、R0（2）中有一个以及S9（1）、S9（2）中有一个同时为低电平时，在时钟端（CP0、CP1）脉冲下降沿作用下进行记数操作：
（1）十进制记数。应将CP1与Q0连接，记数脉冲由CP0输入，输出按8421编码，如图15.15所示。
（2）二分频、五分频记数。记数脉冲从CP0输入，从Q0输出，为二分频输出；记数脉冲从CP1输入，从Q3输出为五分频输出。
3．用T210构成任意进制计数器
（1）构成十进制计数器。图11.23是十进制计数器，其中图15.15（a）是8421BCD码的十进制计数器，图15.15（b）是5421BCD码的十进制计数器。
图15.15　十进制计数器
（2）构成六进制计数器。图15.16中，将Q2、Q1反馈至复位端，当计数器计数至0110时，计数器立即复位，计数器的有效计数状态是0000～0101六个状态。因此，图15.16所示电路是六进制计数器。
图15.16　构成六进制计数器
【四、小结】
1．计数器是利用具有记忆功能的触发器累计输入脉冲的个数，实现计数操作功能。计数器是时序逻辑电路。
2．计数器的分类
（1）按计数的循环长度分类
① 二进制计数器。按二进制数规律进行计数的电路称为二进制计数器。
② 十进制计数器。按十进制数规律进行计数的电路称为十进制计数器。
③ 任意进制计数器。N12，则为十二进制计数器；N60，则为六十进制计数器，余此类推。
（2）按计数时数字的增减分类
① 加法计数器。按递增规律进行计数的电路，称为加法计数器。
② 减法计数器。按递减规律进行计数的电路，称为减法计数器。
③ 可逆计数器。在加减信号控制下，既可进行加法计数，也可进行减法计数的电路。
（3）按计数器中触发器的翻转情况分类
① 同步计数器。要更新状态的触发器都是同时翻转的电路，称为同步计数器。
② 异步计数器。要更新状态的触发器翻转时间不一致的电路，称为异步计数器。
【五、习题】
一、是非题：9；二、选择题：3、5；三、填空题：4、9。

展开更多......

收起↑