广东海洋大学：《数字电子技术》课程教学资源（PPT课件）6.3.3 计数器

6.3.3计数器 1、计数器的逻辑功能 计数器的基本功能是对输入时钟脉冲进行计数。 它广泛用于计数、分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列 及进行数字运算等等。 工作特点： 在时钟信号的不断作用下，电路的状态将按一定的顺序 循环变化。因此，可以用电路的不同状态表示已经输入的 时钟脉冲数目。 把计数循环的状态数称为计数器的“模”数。 把计数器能计到的最大数值称为计数器的外数客量

1、计数器的逻辑功能 计数器的基本功能是对输入时钟脉冲进行计数。 它广泛用于计数、分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列 及进行数字运算等等。 工作特点： 在时钟信号的不断作用下，电路的状态将按一定的顺序 循环变化。因此，可以用电路的不同状态表示已经输入的 时钟脉冲数目。 把计数循环的状态数称为计数器的“模”数。 把计数器能计到的最大数值称为计数器的计数容量。 6.3.3 计 数 器

2、计数器的分类 ·按时钟脉冲输入方式，分为同步和异步计数器 ·按进位体制，分为二进制、十进制和任意进制计数器 按逻辑功能，分为加法、减法和可逆计数器 ”二进制计数器 加计数器 十进制计数器 非二进制计数器 任意进制计数器 •同步计数器 人 减计数器 可逆计数器 二进制计数器 加计数器 十进制计数器 •异步计数器 非二进制计数器 减计数器 任意进制计数器 可逆计数器

•同步计数器 •异步计数器 加计数器 减计数器 可逆计数器 二进制计数器 非二进制计数器 十进制计数器 任意进制计数器 加计数器 减计数器 可逆计数器 二进制计数器 非二进制计数器 十进制计数器 任意进制计数器 …… …… 2、计数器的分类 •按时钟脉冲输入方式，分为同步和异步计数器 •按进位体制，分为二进制、十进制和任意进制计数器 •按逻辑功能，分为加法、减法和可逆计数器

异步计数器： CLK- 计数输入 1、异步二进制加法计数器： (1)由T触发器组成，且T=1; (2)若使用上升沿触发的触发器，则： CLK=CLK CLK,=Q-1(i=1,23.…) “1” 2、异步二进制减法计数器： CLK 计数输入 (1)由T触发器组成，且T=1; (2)若使用上升沿触发的触发器，则： CLKo=CLK CLK;=Q-1(i=1,2,3.)

异步计数器： （1）由T触发器组成，且T=1； （2）若使用上升沿触发的触发器，则： ( 1,2,3 ) ' 1 0 = =  = − CLK Q i CLK CLK i i 1、异步二进制加法计数器： 2、异步二进制减法计数器： （1）由T触发器组成，且T=1； （2）若使用上升沿触发的触发器，则： ( 1,2,3 ) 1 0 = =  = − CLK Q i CLK CLK i i

Q2Q1Q0 000 →001→010 →011 加法计数器 111←-110←101←100 000←— 001←- 010←011 减法计数器 111110→101→100 异步计数器的优缺点： 优点：电路结构简单； 缺点：（1)工作速度很慢； (2)由于各个触发器的动作时间有先有后，在将电路状态 译码时容易产生尖峰脉冲噪声（即竞争-冒险现象）

异步计数器的优缺点： 优点：电路结构简单； 缺点：（1）工作速度很慢； （2）由于各个触发器的动作时间有先有后，在将电路状态 译码时容易产生尖峰脉冲噪声（即竞争-冒险现象）。 000 001 010 011 111 110 101 100 Q2Q1Q0 加法计数器 000 001 010 011 111 110 101 100 减法计数器

CLK 同步计数器： To=1 1、同步二进制加法计数器： FFo (1)由T触发器组成，可以是上升 沿触发的也可以是下降沿触发的。 (2) T0=1, T=Qi-1Qi-2…Q120 1 o3001O0/C >C FF2 10 /0 0000 0001 0010 0011 0(0100 1 S S40 1111)S15 S5（0101 /01 0 1110)S1 S6(0110 /0 1101)S13 S2（0111 G 01S12 S10 So Sg7/0 1100 /0 1011 701010 1001 01000 进位输出端C=Q,Q1Q2Q3

1、同步二进制加法计数器： （1）由T触发器组成，可以是上升 沿触发的也可以是下降沿触发的。 （2） 1 2 1 0 0 1, T Q Q Q Q T i = i− i−  = 同步计数器： 进位输出端C = Q0Q1Q2Q3

四位二进制加法计数器时序图： uuuuin光光光r Q00 1 ☐010101010101010 210 0 1L0 0 0 0 0 0 1 1 fe,=fcr 结论： >计数器的功能：不仅可以计数也可作为分频器。 十六进制计数器：由于每输入16个计数输入脉冲，在C端就产生一个进位输出脉冲

CP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Q2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 Q0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 Q1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 Q3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 结论: Q CP f f 2 1 0 = Q CP f f 4 1 1 = Q CP f f 8 1 2 = ➢ 计数器的功能：不仅可以计数也可作为分频器。 Q CP f f 16 1 3 = 四位二进制加法计数器时序图： C 十六进制计数器：由于每输入16个计数输入脉冲，在C端就产生一个进位输出脉冲

2、同步二进制减法计数器：C1k T0=1 (1)由T触发器组成，可以 FFo 1K 是上升沿触发的也可以是下 降沿触发的。 T 91 (2) T0=1, >C1 FF T=Q-10-2…Q190 03020100/B 92 >C1 FF2 G 1K 0000 1111 /0 10 0001 1011 9 FF3 0 10 (0010 1010 /0 0011 10 0 0 借位输出端B=Q9Q2Q 01000Q1017011070Q000

2、同步二进制减法计数器： （1）由T触发器组成，可以 是上升沿触发的也可以是下 降沿触发的。 （2） ' 0 ' 1 ' 2 ' 1 0 1, T Q Q Q Q T i = i− i−  = ' 3 ' 2 ' 1 ' 借位输出端B = Q0 Q Q Q

3、同步十进制加法计数器： T,=1 CLK T=2003 C FFo T,=221 91 T3=2222+2o23 >C1 FF G 1K T 92 C=QoQ3 >C1 FF2 FF3

3、同步十进制加法计数器： 1 T0 = T1 Q0 Q3 =  T2 = Q0 Q1 T3 = Q0 Q1 Q2 + Q0 Q3 C = Q0Q3

1110 0 03Q201901C /0 /0 0000 000 0010 0011 S3 1 1001 So S40100 1101 1100 /1 10 /01 S6 S5 1000 0111 0110 0101 /0 /0 /0 电路能自名动 /1 1011 /0 1010

电路能自启动

同步十进制加计数器的时序图： CPo Q。 Q, 思考：十进制减法计数器的状态转换图和时序图是怎样的？

同步十进制加计数器的时序图: C 思考：十进制减法计数器的状态转换图和时序图是怎样的？