《数字电子技术》课程PPT教学课件：第五章 常用时序集成电路及其应用

第五章常用时序集成电路及其应用 第一节计数器 第二节寄存器 ◆第三节序列码发生器 第四节时序模块的应用 ◆小结

第五章 常用时序集成电路及其应用 第一节 计数器 第二节 寄存器 第三节 序列码发生器 第四节 时序模块的应用 小结

第一节计数器 计数器的分类 用来计算输入脉冲数目 动画计数器 ◆按进位方式,分为同步和异步计数器。 ◆按进位制,分为模2、模10和任意模计数器。 ◆按逻辑功能,分为加法、减法和可逆计数器。 ◆按集成度,分为小规模与中规模集成计数器

第一节 计数器 按进位方式，分为同步和异步计数器。 按进位制，分为模2、模10和任意模计数器。 按逻辑功能，分为加法、减法和可逆计数器。 按集成度，分为小规模与中规模集成计数器。 用来计算输入脉冲数目 •计数器的分类 动画计数器

第一节计数器 部分常用集成计数器 通用集成计数器 型号计数方式 模及码制 逻辑方式 预制方式复位方式触发方式 74160 同步 模10,8421码 加法 同步 异步 上升沿 74161 同步 模16,二进制 加法 同步 异步 上升沿 74162 同步 模10,8421码 加法 同步 同步 上升沿 74163 同步 模16,二进制 加法 同步 同步 上升沿 74190 同步 模10,8421码单时钟,加减 异步 上升沿 74191 同步 模16,二进制单时钟,加减 异步 上升沿 74192 同步 模10,8421码双时钟,加减 异步 异步 上升沿 74193 同步 模16,二进制双时钟,加减 异步 异步 上升沿 CD4020 异步 模2+,二进制 加法 异步 下降沿

•部分常用集成计数器 第一节 计数器

第一节计数器 ◆四位二进制同步计数器 ◆四位二进制可逆计数器 ◆中规模异步计数器

四位二进制同步计数器 第一节 计数器 四位二进制可逆计数器 中规模异步计数器

、四位二进制同步计数器 (一)四位二进制同步计数器74161 (二)四位二进制同步计数器74163 (三)74161/4163功能扩展

一、四位二进制同步计数器 （二） 四位二进制同步计数器74163 （一） 四位二进制同步计数器74161 （三） 74161/74163功能扩展

(-)四位二进制同步计数器74161 逻辑符号 CTP、CTr:可作为使能端和多 片级联使用。 当Q3 Q2Q1Q0=11时,且 74161 CT等于1时,控制输出端CO输出 .OR 有效高电平 LD-OLD CO- CO CT CTH CTp CP CP D D D DI D Q D D D2 Q3 D

（一）四位二进制同步计数器74161 内部由四个主从JK触 发器和控制电路构成。 逻辑符号 符号输入中R端有效，在 此输入为低电平时，输出为0， 称之为异步清零。端子输入 端用R说明。 CO R LD CTT CTP CP Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3 符号中LD端为有效时，此端引 入线为低时，且时钟CP上升沿时，将 输入端数字送到输出端。同步预置。 D0 D1 D2 D3 此端输入信号用LD表示。 时钟输入信号用CP表示。 当CP上升沿, 并且CTT和CTP 有效时，计数器加1计数。 CTP、CTT：可作为使能端和多 片级联使用。 当Q3 Q2 Q1 Q0=1111 时，且 CTT等于1时, 控制输出端CO输出 有效高电平。 CO 74161 R LD CTT CTP CP Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3 CO

(-)四位二进制同步计数器74161 74161外引线功能端排列图 74161功能表 Ucc CoCo Q, 02 O3 CTp LD 输入 输出 1615 0××××x××10000 10「××D3D2D1D0D3D2D1D0 110××××x 保持 74161 1 0××× 保持 1111××× 计数 12345678 R CP Do DD, D3 CTT GND 4)计数:当CD=R=CPCT=1时,按二进制自然 码计数。若初态为000015个CP后,输出为“111 进位CO=CT1Q3Q2Q1Q0=1。第16个CP作用后,输出 恢复到0000状态,CO=0

74161外引线功能端排列图 （一）四位二进制同步计数器74161 74161 1 R 2 CP 3 D0 4 D1 5 D2 6 D3 7 CTT 8 GND UCC 16 CO 15 Q0 14 Q1 13 Q2 12 Q3 11 CTP 10 LD 9 74161功能表 Q3 Q2 Q1 Q0 输 入 输 出 CP R LD CTP CTT D3 D2 D1 D0 × 0 × × × × × × × 0 0 0 0 ↑ 1 0 × × D3 D2 D1 D0 D3 D2 D1 D0 × 1 1 0 × × × × × 保持 × 1 1 × 0 × × × × 保持 ↑ 1 1 1 1 × × × × 计数 1)异步清除：当R=0，输出“0000”状态，与CP无关。 2)同步预置：当C=1，LD=0，在CP上升沿时，输出 端反映输入数据的状态。 3)保持：当R=LD=1时，CTP或CTT有一个无效，各 触发器均处于保持状态。 4)计数：当LD = R = CPT= CTT =1时，按二进制自然 码计数。 若初态为0000,15个CP后，输出为“1111”， 进位CO= CTTQ3Q2Q1Q0 =1。第16个CP作用后，输出 恢复到0000状态，CO= 0

(-)四位二进制同步计数器74161 用ⅤHDL实现74161 CP上升沿有 效 BEGIN IF CR L=O THEN IQ0) 是为了交换中间 END IF IF(CP'EVENT AND CP THEN 数据。如果直接 IF LD L=0 THEN IQ <=D 用输出Q,那么 ELSIF(CTT AND CTP)'1'THEN IQ<=IQ+ END IF CRL表示清 HF(Q15)AND(CT1) THEN CO<1,零信号且为低电 ELSE CO≤=03; 平有效。 END IF END IF: Q<=IQ END PROCESS END V74LS161 arch

用VHDL实现74161 LIBRARY IEEE USE IEEE.std_logic_1164.all; USE IEEE.std_logic_arith.all; ENTITY v74LS161 IS PORT (CP,CR_L,LD_L,CTP,CTT:IN STD_LOGIC; D:IN UNSIGNED (3 DOWNTO 0); Q:OUT UNSIGNED (3 DOWNTO 0); CO:OUT STD_LOGIC); END v74LS161; ARCHITECTURE v74LS161_archOF v74LS161 IS SIGNAL IQ: UNSIGNED (3 DOWNTO 0); BEGIN PROCESS (CP,CTT,CR_L) 中间信号IQ 是为了交换中间 数据。如果直接 用输出Q，那么 定义的输出必须 为缓冲而不是输 出。 （一）四位二进制同步计数器74161 BEGIN IF CR_L=’0’THEN IQ ‘0’); END IF; IF (CP’EVENTAND CP=’1’)THEN IF LD_L=’0’THEN IQ <= D; ELSIF (CTT AND CTP)=’1’THEN IQ <= IQ+1 END IF; IF (IQ=15) AND (CTT=’1’) THEN CO <= ‘1’; ELSE CO <= ‘0’; END IF; END IF； Q <=IQ; END PROCESS; END v74LS161_arch; CR_L表示清 零信号且为低电 平有效。 CP上升沿有 效

(二)四位二进制同步计数器74163 74163功能表 特点:4161功能表 (1)外引线排列和 CP R LD C7,ch1DD0a74161相同。 0×××××××0000 1。x1 x D, D, D), D. D,D),D, D. I(2)置数,计数 9 1110×××x×保持功能与74161 11×0××× 持相同。 111××x 计数 (3)清零功能与 74163用同步清零方式:74161不同。 当R=0时,且当CP的上升沿 来到时,输出QQQ2Q3才全被清零

（二）四位二进制同步计数器74163 74163功能表 74161功能表 Q3 Q2 Q1 Q0 输 入 输 出 CP R LD CTP CTT D3 D2 D1 D0 × 0 × × × × × × × 0 0 0 0 ↑ 1 0 × × D3 D2 D1 D0 D3 D2 D1 D0 × 1 1 0 × × × × × 保持 × 1 1 × 0 × × × × 保持 ↑ 1 1 1 1 × × × × 计数 ↑ (1)外引线排列和 74161相同。 (2)置数，计数， 保持功能与74161 相同。 (3)清零功能与 74161不同。 特点： 74163采用同步清零方式： 当R =0时，且当 CP 的上升沿 来到时,输出Q0Q1Q2Q3 才全被清零

比较四位二洗制同步计教器 74161 74163 74163 -OR LD-OLD mc同步预置同步预置 CT CT CTP C CP CP 保持 保持 Do a计数 计数 D O1 Q2 0, D3=13 0—a异步清零同步清零

CO R LD CTT CTP CP Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3 CO 74163 R LD CTT CTP CP Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3 CO 比较四位二进制同步计数器 同步预置 保持 计数 74161 74163 同步预置 保持 计数 异步清零 同步清零