9.3同步计数器(课件）-高二《电子技术基础与技能》同步教学（人邮版）

第3节 同步计数器 计数器就是能够累计输入脉冲数目的数字电路，如图9.9 所示为计数器计数示意图。计数器是一种记忆系统，除用作计数外，还可用于定时、分频和脉冲序列等。 图9.9　计数器计数示意图 计数器的种类繁多。计数器按脉冲的作用方式不同可分为异步计数器和同步计数器。如果按计数过程中数字的增减分类，又可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器（或称为加/ 减计数器）。随着计数脉冲的不断输入而递增计数称为加法计数器，按递减计数称为减法计数器，可增可减称为可逆计数器。按计数体制的不同，又可分为二进制计数器、十进制计数器和其他进制计数器。 一、同步计数器 二、异步计数器 三、任意进制计数器的构成 一、同步计数器 1．同步二进制计数器 二进制计数器是指按二进制编码方式进行计数的电路。用n 表示二进制代码的位数，用N 表示有效计数状态数，在二进制计数器中有N = 2n 个状态，如n 为4，则N 为24=16。 （1）74LS161 逻辑功能介绍 74LS161 是常用的4 位同步二进制加法计数器，具有计数、同步置数、异步清零等功能，其实物图引脚排列图和逻辑符号如图9.10 所示。 CP 为输入计数脉冲，也是加到各个触发器的时钟信号端的时钟脉冲，上升沿有效； 为异步清零端； 为预置数控制端；D0 ～ D3 为并行输入数据端；CTT 和CTP 为两个计数器工作状态控制端；CO 为进位信号输出端；Q0 ～ Q3 为计数器状态输出端。 74LS161 的逻辑功能表如表9.3 所示。 （2）计数方法 从0000 计到1111 共16 个状态，所以，此计数器又称为同步十六进制加法计数器。 2．同步十进制计数器 （1）74LS160 的逻辑功能介绍。 74LS160 是十进制同步计数器，具有计数、同步置数、异步清零等功能。其引脚排列图和逻辑符号如图9.13 所示。 74LS160 与74LS161 的功能表9.4 相同，它们的不同仅在于74LS160 是十进制同步计数器，而74LS161 是十六进制同步计数器。 （2）计数方法。 从0000 计到1001（9）共10 个状态，因此称为同步十进制加法计数器。 二、异步计数器 异步计数器和同步计数器相比具有逻辑电路简单的优点，但异步计数器也存在缺点。一是工作频率较低，原因就是异步计数器的各级触发器的时钟是串行连接的，因此，在各级触发器经过一定的传输延迟时间后，新状态才能稳定建立起来。二是在电路状态译码时存在竞争—冒险现象。同一个门的一组输入信号，到达门输入端的时间有先有后，这种现象称为竞争。逻辑门因输入端的竞争而输出产生不应有的尖峰干扰脉冲的现象称为冒险。这两点使异步计数器的应用受到了很大的限制。 异步计数器与同步计数器一样也分二进制计数器和十进制计数器，且计数状态转换图也是基本相同，两者之间关键的区别就是各触发器之间的触发方式不同。 三、任意进制计数器的构成 在人们的生活中，不仅有十进制计数，而且有类似钟表时间刻度中所看到的，12 进制和60 进制，以及其他进制，如图9.16 所示。 1．组成N ＞ M 进制计数器 （1）置0 法。 在利用异步清0 输入端（ ）获得M 进制计数器时，应在输入第M 个计数脉冲后，通过控制电路产生一个置0 信号加到异步清0 端，使计数器置0，即实现M 进制计数。 （2）置数法。 利用预置数控制端（ ）也可获得M 进制计数。由于同步预置数控制端获得置数信号时，需要再输入一个计数脉冲才能将预置数置入计数器中。因此，利用预置数控制端获得M 进制计数器时，应在输入第（M-1）个计数脉冲时，使同步预置数控制端获得置数信号，这样，在输入第M 个计数脉冲时，使计数器返回到初始预置数状态，从而实现M 进制计数。 【例9.1】 利用74LS160构成六进制计数器。 解：74LS160 兼有异步清0 和预置数功能，所以置0 法和置数法均可采用。 方法一：置数法—利用预置数控制端实现复位，如图9.17（a）所示电路。 方法二：置0 法—利用异步清零端实现复位，如图9.17（b）所示电路。 *2．利用集成计数器的级联获得N<M 进制计数器 利用两片74LS160，就可构成从二进制到一百进制之间任意进制的计数器。而各片之间的连接方式可采用同步级联和异步级联，整体置零方式和整体置数方式等。 同步级联方式是以低位片的进位输出信号（CO）作为高位片的工作状态控制信号（CTP 和CTT），两片的CP 输入端同时接计数脉冲。异步级联是