中规模集成计数器的应用与设计

中规模集成计数器种类繁多，使用也十分广泛，与一般时序电路一样，它们可分为同步计数器和异步计数器两大类。通常的集成芯片为BCD码十进制计数器或四位二进制计数器，这些计数器功能较完善，还可进行自扩展，本书以三个常用的集成计数器为例，来说明中规模集成计数器的功能和扩展应用的方法。

1.异步BCD码十进制计数器74LS90

1）基本原理框图

异步BCD码十进制计数器74LS90的逻辑功能示意图如图6－28所示，其逻辑电路如图6－29所示，芯片共14个引脚，其中有2个空脚。

图6－28　74LS90逻辑功能示意图

2）基本电路构成及功能分析（图6－29）

（1）FA触发器具有翻转功能，是一个二进制计数器，若CPA输入时钟脉冲，则Q A是CPA的两分频。

（2）FB、FC、FD构成异步五进制计数器，若CPB输入时钟脉冲，则Q D是CPB的五分频。

图6－29　74LS90逻辑电路

（3）74LS90构成十进制计数器有两种接法，其原理如图6－30所示。

图6－30　74LS90构成十进制计数器原理

（a）8421 BCD码计数方式；（b）5421 BCD码计数方式

8421 BCD码计数方式：CP来2个脉冲Q A循环一次，Q A来5个脉冲Q D循环一次，则CP来10个脉冲Q D循环一次（Q D——高位，Q A——低位）。

5421 BCD码计数方式：CP来5个脉冲Q D循环一次，Q D来2个脉冲Q A循环一次，则CP来10个脉冲Q A循环一次（Q A——高位，Q B——低位）。

故74LS90是一个二－五－十进制计数器，74LS90的8421 BCD码计数方式和5421 BCD码计数方式功能真值表如表6－5所示。

表6－5　74LS90两种计数方式功能真值表

3）功能真值表

74LS90功能真值表如表6－6所示。

表6－6　74LS90功能真值表

2.双四位二进制同步计数器CD4520（十六进制）

1）基本原理

双四位二进制同步计数器即十六进制计数器CD4520的逻辑功能示意图，如图6－31所示。

图6－31　CD4520逻辑功能示意图

2）基本功能

（1）双脉冲输入。

（2）异步清零端CR：优先级最高（不受CP信号控制），当CR＝1时，输出全部清零。

3）真值表(www.xing528.com)

CD4520功能真值表如表6－7所示。

表6－7　CD4520功能真值表

4）功能扩展——“反馈复位法”

由于CD4520具有异步清零的功能，采用反馈复位信号使异步清零端CR为零的方法，可以使计数器在按自然态序计数的过程中，跳过无效状态，构成我们所需的M进制计数器。

例如：运用反馈复位法用CD4520构成自然态序的十进制计数器，如图6－32所示。

图6－32　CD4520构成自然态序十进制计数器

3.可预置四位二进制同步计数器74LS161（十六进制）

1）基本原理

可预置四位二进制同步计数器即十六进制计数器74LS161逻辑功能示意图如图6－33所示。

图6－33　74LS161逻辑功能示意图

2）基本功能

（1）异步清零端：优先级最高，＝0，输出全部清零且不需CP脉冲的配合。

（2）同步预置端：优先级次之，＝0且＝1时，输出预置数D C B A，但此时必须有CP脉冲相配合，否则仍无法完成。

（3）溢出进位端OC：当计数器累加到“1111”时，溢出进位OC＝1。

3）真值表

74LS161功能真值表如表6－8所示。

表6－8　74LS161功能真值表

4）功能扩展

1）反馈复位法（与CD4520同）

例如：运用反馈复位法，用74LS161构成自然态序的十进制计数器，如图6－34所示。

图6－34　74LS161构成自然态序的十进制计数器（反馈复位法）

2）反馈预置法

利用74LS161所具备的同步预置功能，通过反馈法使计数器返回预置的初态，也可构成任意进制计数器。例如：运用反馈预置法，用74LS161构成自然态序的十进制计数器，如图6－35所示。

图6－35　74LS161构成自然态序的十进制计数器（反馈预置法）

特别提示

74LS161反馈复位法和反馈预置法的区别：采用反馈复位法构成M进制计数器，M出现的同时进行反馈清零；采用反馈预置法构成M进制计数器，由于需要CP同步预置，故在M－1出现的同时进行反馈，才能保证当M到来时CP同步预置。