专题十三 计数器（讲义）-《电子线路》（高教版第二版）高考备考讲练测（安徽省）

电子线路专题复习讲练测 专题十三 计数器 【考纲要求】 知识与技能要点 考试条目 考试水平 A B C D 计数器 1.二进制计数器的逻辑功能（同步、异步） √ 2.异步二进制加法计数器和减法计数器的连接 √ 3.十进制的计数器 √ 4.计数器的应用（数字钟电路、测量脉冲频率和周期） √ 【课时安排】 2课时 【知识梳理】 考点一 计数器 在数字系统中，往往需要对脉冲的个数进行计数，以实现测量、运算和控制。具有计数功能的电路，称为计数器。 分类： （1）按计数进制的不同，计数器可分为二进制计数器和非二进制计数器，非二进制计数器中最典型的是十进制计数器。 （2）按数字增减趋势的不同，计数器可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器。 （3）按触发器翻转是否与计数脉冲同步，计数器分为同步计数器和异步计数器。 一、二进制计数器的逻辑功能（同步、异步） 1.二进制同步计数器 1）二进制同步加法计数器 如图所示为JK触发器组成的4位同步二进制加法计数器的电路结构。 由于各触发器的时钟脉冲输入端接同一计数脉冲CP，所以该计数器是一个同步时序逻辑电路，各触发器的驱动方程分别为： 2）二进制同步减法计数器 电路的各触发器的驱动方程改为： 就构成了4位二进制同步减法计数器。 3）二进制同步可逆计数器 既能作加法计数又能作减法计数的计数器称为可逆计数器。 如图所示为4位二进制同步可逆计数器的电路结构。 由图可知，各触发器的驱动方程为： 2．二进制异步计数器 1）二进制异步加法计数器 如图所示为JK触发器组成的4位异步二进制加法计数器的电路结构。 异步二进制计数器的结构简单，通过改变级联触发器的个数可以很方便地改变二进制计数器的位数。n个触发器可构成n位二进制计数器、模计数器或分频器。 2）二进制异步减法计数器 在二进制异步计数器中，高位触发器的状态翻转必须建立在相邻触发器产生进位信号（加计数）或借位信号（减计数）的基础上才能实现，所以异步计数器的工作速度较低。 3．集成二进制计数器 1）4位二进制同步加法计数器74LS161 如图所示为集成4位二进制同步加法计数器74LS161的逻辑符号图。 74LS161具有以下功能： （1）异步清零。 （2）同步并行预置数。 （3）保持。 （4）计数。 2）4位二进制同步可逆计数器74LS191 具有以下功能： （1）异步置数。 （2）保持。 （3）计数。 二、异步二进制加法计数器和减法计数器的连接 1.异步级联 如图所示为74LS191异步级联方式组成的8位二进制异步可逆计数器。 有的集成计数器没有进位/借位输出端，这时可根据具体情况，用计数器的输出信号，，，产生一个进位/借位。 如图所示，用两片二—五—十进制异步加法计数器74LS290采用异步级联的方式组成二位8421BCD码加法计数器，模为10×10=100。 2．组成任意进制计数器 1）异步清零法 异步清零法适用于具有异步清零端的集成码计数器，如果需要其他进制的计数器，一般是在二进制或十进制计数器基础上，利用其清零端或预置数端，外加适当的门电路设计构成。 2）同步清零法 同步清零法适用于具有同步清零端的集成计数器。 3）异步预置数法 异步预置数法适用于具有异步预置端的集成计数器。 4）同步预置数法 同步预置数法适用于具有同步预置端的集成计数器。 3．组成分频器 4．组成序列信号发生器 序列信号是在时钟脉冲作用下产生的一串周期性的二进制信号。 5．组成脉冲分配器 脉冲分配器是数字电路系统定时部件的组成部分，它在时钟脉冲作用下，顺序地使每个输出端输出节拍脉冲，用以协调系统各部分的工作. 3、 十进制的计数器 由于日常生活中人们使用的是十进制计数，而不是二进制计数，因此需要把二进制计数器转换成具有十进制计数功能的计数器。 1. 十进制的编码 1）用二进数码表示十进制数的方法，称为二-十进制编码。 2）表示十进制计数至少要用4位二进制数。 3）8421BCD码： 8、4、2、1是各位的“权” 例：1001→（1×8+0×4+0×2+1×1）= ( 9 ) 10 2. 十进制加法计数器 1）电路： 2）分析： CP下降沿 J0=K0 = 1 Q0 下降沿 J1=，K1=1 Q1下降沿 J2=K2=1 Q2下降沿 J3=Q2Q1， K3=1 3）列写状态表： 4）画波形图： 四、计数器的应用（数字钟电路、测量脉冲频率和周期） 1．译码显示电路： 1）分段式数码显示器：多根能够各自独立发光的线段，按照一定的方式组合构成。 2）七段数码显示器 ①分类：荧光数码管、半导体数码管、液晶显示器。 ②半导体数码显示器： 共阳极： 共阴极： 特点： a．亮度高；字形清晰；工作电压低（1.5～3 V）；体积小。 b．应用：集成电路配套；微型计算机和数字化仪表。 ③液晶分段数码显示器：工作电压低、耗电省、成本低廉。 2. 分段显示译码电路 1）译码电路把输入端的每一个4位二进制代码（DCBA）翻译成显示器所对应的十制数七段代码（abcdefg）代码变换器。 2）七段译码器输入输出关系 . 3）T337七段字型译码器. IB——消隐输入端：IB0，七段同时熄灭； IB1，译码器工作。 【真题练讲】 1.（2024年江苏高考真题）异步三位二进制加法计数器的初始状态为000，输入第5个CP后输出为？ 【答案】101（5的二进制） 【解析】异步加法计数顺序：000→001→010→011→100→101（第5个CP）。 2.（2023年浙江高考真题）同步计数器较异步计数器的最大优点是？ 【答案】工作速度快，无累积延迟。 3.（2024年广东高考真题）用74LS90构成六进制计数器，清零端应接？ 【答案】Q1、Q2接R0(1)、R0(2) 【解析】状态0110时清零。 4.（2023年河南高考真题）同步计数器中，若当前状态Q1Q0=11，下一状态Q1Q0=00，则J1K1=? 【答案】J1K1=1X（X表示任意），因状态需翻转。 5.（2023年山东高考真题）设计24进制计数器需几片74LS90？ 【答案】2片（1片模10 + 1片模2，反馈用Q3、Q1置零） 6.（2024年福建高考真题）异步减法计数器状态从010到001需几个CP？ 【答案】1个（010 → 001为减法顺序） 7.（2024年江苏高考真题）判断题：异步计数器因级联延迟，工作频率必然低于同步计数器。（ ） 【答案】√ 【解析】同步计数器状态同步更新，无累积延迟；异步计数器需等待前级翻转，限制最高频率。 8.（2022年浙江高考真题）综合题：设计一个60进制计数器，说明所用芯片及连接方法。 【答案】两片74LS90串联（十进制+六进制） 第一片为10进制（QD→CP2）；第二片为6进制（QA、QC与复位端R01/R02连接） 【解析】74LS90通过复位端实现任意进制（如6进制：当QA=QC=1时复位）。 【限时练习】 1. 同步计数器计数器是指（ ） A. 触发器可以用不同的时钟脉冲，只要计数输入脉冲是接入最后一个触发器 B. 全部触发器用同一个时钟脉冲，且此脉冲就是计数输入脉冲接入 C. 触发器可以用不同的时钟脉冲，只要计数输入脉冲是接入最开始得一个触发器 D. 部分触发器时钟脉冲用计数脉冲，部分触发器时钟脉冲由其他触发器输出信号提供 【答案】B 【解析】同步计数器计数器是指全部触发器用同一个时钟脉冲，且此脉冲就是计数输入脉冲接入。 2. 构成一个五进制的计数器至少需要（ ）个触发器 A. 5 B. 4 C. 3 D. 2 【答案】C 【解析】构成一个五进制的计数器至少需要3个触发器。 3. 同步四位二进制加法计数器74LS161输入端的功能为（ ） A. 同步置数控制端 B. 异步置0控制端 C. 计数控制端 D. 异步置1控 【答案】A 【解析】同步四位二进制加法计数器74LS161输入端//LD的功能为同步置数控制端。 4. 按各触发器的CP所决定的状态转换区分，计数器可分为（　）计数器。 A． 加法、减法和可逆 B． 同步和异步 C．二、十和M进制 【答案】B 【解析】按各触发器的CP所决定的状态转换区分，计数器可分为同步和异步计数器。 5. 至少( )片74197（集成4位二进制计数器）可以构成M=1212的计数。 A. 12 B. 11 C. 3 D. 2 【答案】C 【解析】2个74197可以最大构成16×16=256计数器，3个74197可以最大构成16×16×16=4096计数器。 6. 模为64的二进制计数器，它有（　　）位触发器构成。　 A. 64 B. 6 C. 8 D. 32 【答案】B 【解析】n个触发器最大可以构成2的n次模。 7. 在74LS161构成N进制计数器电路中，将Q3、Q1、Q0通过与非门输出连接到CR清零端。那么该电路构成了（ ）进制计数器。 A. 10 B. 11 C. 12 D. 13 【答案】B 【解析】构成Q3Q2Q1Q0为1011=11，清零功能为异步功能。所以实现11进制计数器。 8.判断题：异步二进制计数器结构简单，但计数速度比同步二进制计数器慢。（ ） 【答案】√ 【解析】异步二进制计数器结构简单，但计数速度比同步二进制计数器慢。 9.判断题：同步时序逻辑电路具有统一的时钟CP控制。（ ） 【答案】√ 【解析】同步时序逻辑电路具有统一的时钟CP控制。 10. 试用74LS160的同步置数和异步清理功能构成6进制计数器。 【解析】(1)因为74LS160置数功能为同步，所以要实现七进制计数器，所以输出状态SN=N-1,其中N表示进制数。故SN=6=”0101”，即计数器输出端Q2、Q0通过与非门与置数端LD进行连接。 (2)同时74LS160代清理端为异步功能，所以要实现七进制计数器，所以输出状态SN=N,其中N表示进制数。故SN=7=”0110”，即计数器输出端Q2、Q1通过与非门与置数端LD进行连接。 【内容小结】 学科网（北京）股份有限公司 $$