十进制同步加法计数器课件.ppt

1、电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九秒表电路的分析与制作秒表电路的分析与制作任务九任务九电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九1M32768Hz5-22pF22pF0CP1CPDDVRSSV14Q1011168123CD4060CPRSSVDDV0QECPCD4518+5V1Hz2161783Q2Q1Q0Q3CPREPETVCCGND+5V74LS161Q2Q1Q0Q3CPREPETVCCGND+5V74LS161Q2Q1Q0Q3CPREPETVCCGND+5V74LS161Q2Q1Q0Q3CPREPETVCCGND+5V74LS161A3A2A1A0Ya

2、YbYcYdYeYfYgVCCGNDLTRBOBI/RBI74LS48+5V12345678910111213141516A3A2A1A0YaYbYcYdYeYfYgVCCGNDLTRBOBI/RBI74LS48+5V12345678910111213141516A3A2A1A0YaYbYcYdYeYfYgVCCGNDLTRBOBI/RBI74LS48+5V12345678910111213141516A3A2A1A0YaYbYcYdYeYfYgVCCGNDLTRBOBI/RBI74LS48+5V+5V12345678910111213141516&+5VK1K&161616168888111

3、1222277771010101011111111 12121212 131313 1413 141414007441LS007441LS007441LS007441LS087441LS087441LS087441LS087441LSS12秒个位秒十位分个位分十位LC5011-11LC5011-11LC5011-11LC5011-11A.1k*7.1k*7.1k*7.1k*7电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九 电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九 统计输入脉冲的个数；用于定时、分频、产生节拍统计输入脉冲的个数；用于定时、分频、产生节拍脉冲及进行数字运算

4、等等。脉冲及进行数字运算等等。计数器的种类繁多，按计数长度可分为二进制、十进计数器的种类繁多，按计数长度可分为二进制、十进制及制及N N进制计数器。按计数脉冲的引入方式可分为异步型进制计数器。按计数脉冲的引入方式可分为异步型和同步型计数器两类。按计数的增减趋势可分为加法、减和同步型计数器两类。按计数的增减趋势可分为加法、减法及可逆计数器。法及可逆计数器。无论哪种类型的计数器，其必须包含存储单元无论哪种类型的计数器，其必须包含存储单元(这里通这里通称计数单元称计数单元)，有时还增加一些组合逻辑门电路，其中存储，有时还增加一些组合逻辑门电路，其中存储单元是由触发器构成的。单元是由触发器构成的。电子

5、线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九 电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九 常用常用8421BCD编码方式，取四位二进制数前面的编码方式，取四位二进制数前面的“0000”“1001”来表示十进制的来表示十进制的09十个数码，去掉十个数码，去掉“1010”“1111”六个数。也就是计数

6、器计到第九个脉冲六个数。也就是计数器计到第九个脉冲时再来一个脉冲，即由时再来一个脉冲，即由“1001”变为变为“0000”。电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九 当当F F3 3状态为状态为0 0时，时，F F1 1的输入取决于的输入取决于Q Q0 0，这样由，这样由F F0 0F F2 2构成构成一同步一同步3 3位二进制加法计数器。位二进制加法计数器。假设计数器从假设计数器从Q Q3 3Q Q2 2Q Q1 1Q Q0 0=0000=0000开始计数，经过开始计数，经过7 7个计数脉个计数脉冲后，计数器的状态从冲后，计数器的状态从00000000计到计到01110111

7、。这时，。这时，J J3 3=Q Q0 0Q Q1 1Q Q2 2=1=1，K K3 3=Q=Q0 0=1=1，为，为F F3 3由由0 0态变为态变为1 1态准备了条件。态准备了条件。第第8 8个计数脉冲作用后，个计数脉冲作用后，F F3 3由由0 0态变为态变为1 1态，同时态，同时F F0 0F F2 2均由均由1 1态变为态变为0 0态，因此计数器状态为态，因此计数器状态为10001000。电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九 第第8 8个计数脉冲作用后，个计数脉冲作用后，F F3 3由由0 0态变为态变为1 1态，同时态，同时F F0 0F F2 2均由均由1 1

8、态变为态变为0 0态，因此计数器状态为态，因此计数器状态为10001000。此时，除此时，除F F0 0外，因外，因Q Q3 3=0=0加到加到F F1 1的的J J1 1输入端，同时输入端，同时J J2 2=K=K2 2=0=0、J J3 3=K=K3 3=0=0，所以在第，所以在第9 9个个CPCP作用后，作用后，F F1 1F F3 3状态均不变，计数状态均不变，计数器状态为器状态为10011001，J J3 3=0=0、K K3 3=1=1。在第在第1010个个CPCP作用后，计数器又回到原始状态作用后，计数器又回到原始状态00000000，这样，这样，计数器便跳过计数器便跳过1010

9、101011111111六个无效状态，实现了十进制的计六个无效状态，实现了十进制的计数功能。数功能。电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九计数脉冲计数脉冲 CP序号序号计数器状态计数器状态对应十对应十进制数进制数Q3 Q2 Q1 Q0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情

10、境九 74LS160 74LS16074LS16374LS163是一组可预置的同步计数器，在是一组可预置的同步计数器，在计数脉冲上升沿作用下进行加法计数。计数脉冲上升沿作用下进行加法计数。功能功能型号型号进制进制清零清零预置数预置数74LS16074LS160十进制十进制低电平异步低电平异步 低电平同步低电平同步74LS16174LS161二进制二进制低电平异步低电平异步 低电平同步低电平同步74LS16274LS162十进制十进制低电平同步低电平同步 低电平同步低电平同步74LS16374LS163二进制二进制低电平同步低电平同步 低电平同步低电平同步电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与

11、管理-学习情境九预置并行数据输入预置并行数据输入:当预置控制端当预置控制端LD=0LD=0时，在时，在CPCP上升沿作用下，将放置上升沿作用下，将放置在预置并行输入端在预置并行输入端(D D0 0D D3)3)的数据置的数据置入计数器，这种预置方式称为同步预入计数器，这种预置方式称为同步预置；当为高电平时，则禁止预置数。置；当为高电平时，则禁止预置数。清零清零:当清零端当清零端R R为低电平时，不管为低电平时，不管CPCP如何，即可完成清零，这种清零方式如何，即可完成清零，这种清零方式称为异步清零称为异步清零(74LS160(74LS160、74LS161)74LS161)；R R若需在时钟脉

12、冲上升沿作用下，才能若需在时钟脉冲上升沿作用下，才能完成清零功能，这种清零方式称为同完成清零功能，这种清零方式称为同步清零步清零(74LS162(74LS162、74LS163)74LS163)。计数控制计数控制：当：当ETET和和EPEP均为均为1 1时，在时，在CPCP上上升沿作用下完成计数；当升沿作用下完成计数；当ETET或或EPEP有一有一个或全为个或全为0 0时，则禁止计数。时，则禁止计数。进位，低进位，低电平有效电平有效电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九74LS163和一个与非门组成的六进制计数器和一个与非门组成的六进制计数器 电子线路分析与实践-9电子产品生

13、产工艺与管理-学习情境九74LS163的级联电路的级联电路 电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九 CD4518 CD4518是二是二-十进制同步加法计数器，在其内部有十进制同步加法计数器，在其内部有2 2个个完全相同的计数器完全相同的计数器 CPCPCPCPE ER R功能功能0 0X X1 1X X1 1X X0 0X X0 00 00 00 00 00 01 1加计数加计数加计数加计数不变不变不变不变不变不变不变不变清零清零特点特点：异步清零方式：异步清零方式(R=1(R=1有效有效)；有；有2 2个时钟输入端个时钟输入端CPCP和和CPCPE E，CP为为上升沿计数上

14、升沿计数(CP(CPE E=1)=1)，CPCPE E为下降沿计数为下降沿计数(CP=0)(CP=0)。电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九CD4060为为14位二进制串行计数位二进制串行计数/分频器和振荡器分频器和振荡器 两部分构成两部分构成，一是，一是1414级分频器，另一级分频器，另一部分是振荡器。部分是振荡器。1414级分频器实际上就级分频器实际上就是是1414位二进制串行计数器，从位二进制串行计数器，从Q Q4 4Q Q1010及及Q Q1212Q Q1414管脚输出的分频系数为管脚输出的分频系数为2 24 42 21010及及2 212122 21414。振荡器

15、部分是通过外接。振荡器部分是通过外接电阻和电容构成电阻和电容构成RCRC振荡器，也可以通振荡器，也可以通过外接晶体构成高精度的晶体振荡器。过外接晶体构成高精度的晶体振荡器。CD4060CD4060还有一清零端还有一清零端R R，只要在，只要在R R端上端上加一高电平或正脉冲，即可使计数器加一高电平或正脉冲，即可使计数器输出全部为输出全部为0 0。电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九多谐振荡器的输出是在高、低电平之间不断进行翻转多谐振荡器的输出是在高、低电平之间不断进行翻转的信号，电路状态的翻转是利用电容的信号，电路状态

16、的翻转是利用电容C C充放电来实现的充放电来实现的 电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九 T2.2RC 电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九可控型多谐振荡器可控型多谐振荡器uk=1振振荡荡uk=0振振荡荡电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九占空比和频率可占空比和频率可调的多谐振荡器调的多谐振荡器 电路中的电路中的RPRP1 1用于调节占空用于调节占空比，当比，当RPRP1 1处于中间位置时，处于中间位置时，C C的充放电时间常数基本相的充放电时间常数基本相同，即第一、二暂稳态的同，即第一、二暂稳态的持续时间相等，持续时间相等，q q=

17、50%=50%；当；当RPRP1 1处于左端时，处于左端时，C C充电慢充电慢而放电快，而放电快，q50%q50%q50%。电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器 G1、G2首尾相接构成正反馈系统，电阻首尾相接构成正反馈系统，电阻R的作用是使反相器的作用是使反相器工作在线性放大区。当接上电源工作在线性放大区。当接上电源VDD后，在后，在G2输出输出uO的噪声的噪声信号中，经过石英晶体只选出频率为信号中，经过石英晶体只选出频率为fS的正弦信号，经的正弦信号，经G1、G2线性反相正反馈放大后，线性反相正反馈放大后，uO幅值达到最大，使正弦波削顶

18、幅值达到最大，使正弦波削顶失真，近似方波输出，即形成多谐振荡器。电路的振荡频率失真，近似方波输出，即形成多谐振荡器。电路的振荡频率f0由晶振的由晶振的fs来决定，来决定，C2用来微调振荡频率。用来微调振荡频率。电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九特点特点：电路有一个稳态和一个暂稳态；在外来触发信号：电路有一个稳态和一个暂稳态；在外来触发信号作用下，电路由稳态跳变到暂稳态；暂稳态经过一段时作用下，电路由稳态跳变到暂稳态；暂稳态经过一段时间后会自动返回到稳态。暂稳态所处时间的长短取决于间后会自动返回到稳态。暂稳态所处时间的长短取决于电路本身定时元件的参数。电路本身定时元件的参数

19、。电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九稳态稳态：当：当uI为高电平且为高电平且RRoff(Roff=0.9K)时，时，G2门关闭，门关闭，uO2为高电平，为高电平，G1门由于输入全为门由于输入全为1而打开，而打开，uO1为低电平。此时，为低电平。此时，电路处于稳定状态。电路处于稳定状态。加负触发脉冲电路翻转为暂稳态加负触发脉冲电路翻转为暂稳态：t=t1时时uI产生负跳变，产生负跳变，uO1由低电平跳变为高电平，由低电平跳变为高电平，uR产生同样的正跳变，产生同样的正跳变，G2的输出的输出uO2从高电平变为低电平，这是一个强列正反馈过程，从高电平变为低电平，这是一个强列正反馈

20、过程，结果使得结果使得电路迅速进入电路迅速进入G1门关闭、门关闭、G2门打开的暂稳状态。门打开的暂稳状态。自动返回稳态自动返回稳态：在暂稳态期间，：在暂稳态期间，uO1经经C、R到地不断对电容充到地不断对电容充电，使电，使uR下降，当下降，当uR下降到下降到G2门的阈值电压时，电路将产生门的阈值电压时，电路将产生正反馈，正反馈，结果使得电路自动返回到结果使得电路自动返回到G1打开、打开、G2关闭的稳态。关闭的稳态。恢复过程恢复过程：暂稳态结束后，电容：暂稳态结束后，电容C上已充有一定的电压，因此，上已充有一定的电压，因此，需经需经C的放电过程，电容上的电压才能恢复到稳态时的数值，的放电过程，电

21、容上的电压才能恢复到稳态时的数值，这一过程即为恢复过程恢复过程结束后，才允许输入下一个触这一过程即为恢复过程恢复过程结束后，才允许输入下一个触发脉冲。发脉冲。电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九输出脉冲宽度输出脉冲宽度 tW 0.7RC恢复实间恢复实间tre tre=(35)RC 最高重复触发最高重复触发频率频率fmax fmax=1/（tw+tre）电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九特点特点：它属于电平触发方式；施密特触发器对于变化方向：它属于电平触发方式；施密特触发器对于变化方向不同的输入信号，具有不同的阈值电压。不同的输入信号，具有不同的阈值电压。电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九电子线路分析与实践-9电子产品生产工艺与管理-学习情境九