2022-2023学年高二物理竞赛课件：电路计数器

电路计数器 计数器： 能够记忆输入CP脉冲个数的电路。 应 用：计数、分频、定时、产生节拍脉冲和进行数字运算 计数器的分类： 按数的进制分： 二进制计数器、十进制计数器等； 按状态变化规律分： 加法、减法和可逆计数器； 按FF的翻转是否同步分： 同步计数器、异步计数器； 计数容量、长度或模的概念： 按计数容量分： 能够记忆CP脉冲的最大数目称为计数容量、计数长度或模 模9计数器、模24计数器等。 电路计数器 一、二进制同步计数器 (一) 3 位二进制同步加法计数器 FF2、FF1、FF0 Q2、Q1、Q0 设计方法一： 按后述设计步骤进行 （P200  207） 设计方法二： 按计数规律进行级联 CP Q2Q1Q0 C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 C = Q2n Q1n Q0n — Carry 向高位的进位 来一个CP翻转一次 J0= K0 = 1 当Q0=1，CP到来即翻转 J1= K1 = Q0 当Q1Q0=1，CP到来即翻转 J2= K2 = Q1Q0 = T0 = T1 = T2 n 位二进制同步加法计数器级联规律： 继续 J0= K0 =1 J1= K1 = Q0 J2= K2 = Q1Q0 CP 1J 1K C1 FF0 1 1J 1K C1 FF1 1J 1K C1 FF2 & & C Q0 Q1 Q2 Q0 Q1 Q2 减法 B = Q2n Q1n Q0n Borrow 若用T 触发器： (二) 3 位二进制同步减法计数器 CP Q2Q1Q0 B 0 1 2 3 4 5 6 7 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 — 向高位发出的借位信号 T0 = 1 T1=Q0n T2= Q1n Q0n 级联规律： CP 1J 1K C1 FF0 1 1J 1K C1 FF1 1J 1K C1 FF1 & & B Q0 Q1 Q2 Q0 Q1 Q2 可逆 (三) 二进制同步可逆计数器 单时钟输入二进制同步可逆计数器 加/减 控制端 加计数 T0 = 1、T1= Q0n、 T2 = Q1nQ0n 减计数 T0 = 1、T1= Q0n、 T2= Q1nQ0n CP Q0 1J 1K C1 FF0 1 Q0 Q2 1J 1K C1 FF2 Q2 Q1 1J 1K C1 FF1 Q1 U / D 1 & 1 & 1 & 1 C/B 双时钟 双时钟输入二进制同步可逆计数器 加计数脉冲 减计数脉冲 CP0= CPU+ CPD CP1= CPU ·Q0n + CPD · Q0n CP2= CPU · Q1n Q0n + CPD · Q1n Q0n CPU 和CPD 互相排斥 CPU = CP，CPD= 0 CPD= CP，CPU= 0 CPU Q0 1J 1K C1 FF0 1 Q0 Q2 1J 1K C1 FF2 1 Q2 Q1 1J 1K C1 FF1 1 Q1 1 & 1 & 1 CPD 集成 （四） 集成二进制同步计数器 1. 集成 4 位二进制同步加法计数器 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9 74161(3) VCC CO Q0 Q1 Q2 Q3 CTT LD CR CP D0 D1 D2 D3 CTP 地 引脚排列图 逻辑功能示意图 74161 Q0 Q1 Q2 Q3 CTT LD CO CP CTP CR D0 D1 D2 D3 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 CR = 0 Q3  Q0 = 0000 同步并行置数 CR=1，LD=0，CP 异步清零 Q3  Q0 = D3  D0 1) 74LS161 和 74LS163 状态表 74161的状态表 输 入 输 出 注 CR LD CTP CTT CP D3 D2 D1 D0 Q3n+1 Q2n+1 Q1n+1 Q0n+1 CO 0         1 0   