集成计数器的功能及应用

计数器：是指具有对CP 脉冲的个数进行计数的时序电路。

计数器实质上是一个多稳态的时序逻辑电路，利用其相应的稳态实现对输入脉冲CP 个数的记忆，其计数器所具有的稳态数，称为计数器的模，常用“M”表示，称为M 进制计数器，如M=10 为十进制计数器、M=16 为十六进制计数器。

集成计数器：由若干个触发器（如JK 触发器、D 触发器等）和逻辑门构成的具有计数器功能的集成芯片，称为集成计数器。又因其计数为二进制代码，所以又称为集成二进制计数器。集成计数器是计算机和数字逻辑系统的基本器件之一。

本教材主要以74LS161、74LS291 等集成计数器为例，讨论其功能及应用，重点是提高继续学习其他集成芯片的能力。

1.集成计数器74LS161

74LS161 称为集成4 位二进制同步加法计数器，即集成了4 个同步CP 触发的触发器，并具有二进制加法计数器功能，其计数最高数为15，计数器的模M=16，又称为十六进制计数器。

1）74LS161 基本概念

集成计数器74LS161 芯片管脚及逻辑符号示意图，如图11.9 所示。

CP：计数器脉冲输入端。

CR：清零端，即输入低电平（即CR=0）时，计数器输出端 Q0～Q3清零。

LD：低电平（即LD=0）置数控制端。

Qn+1、Qn+1：计数器工作状态控制端。

D3～D0：并行输入数据端。

Q3～Q0：计数器状态并行输出端。

CO：进位信号输出端；当 Q3Q2Q1Q0状态为0000～1110 时，CO 输出为0；当 Q3Q2Q1Q0状态为1111 时，CO 输出为1。

图11.9　集成计数器74LS161

2）74LS161 状态表及功能

74LS161 的状态表如表11.3 所示。

表11.3　74LS161 的状态表

表11.3 所示74LS161 功能为：

（1）清零功能。

当CR 端输入低电平（即CR=0）时，计数器输出状态为0000。如图11.10（a）所示。注释：图11.10（a）中“×”表示无关项。

（2）置数功能。

当CR=1，LD=0，D3D2D1D0端输入数据 d3d2d1d0时，在CP 上升沿触发下，输出状态

如图11.10（b）所示。

（3）计数功能。

当CR=LD=CTP=CTT=1时，对CP 脉冲信号进行二进制加法计数。如图11.11（a）所示。

（4）保持功能。

当CR=LD=1，CTP∙CTT=0时，计数器状态保持不变，即如图11.11（b）所示。

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图11.10　74LS161 的“清零”、“置数”功能图

图11.11　74LS161 的“计数”、“保持”功能图

2.集成计数器74LS290

74LS290 称为集成十进制异步加法计数器。“异步”是指触发触发器的CP 脉冲不是同时触发，而是有先有后，“十进制”是指计数器的计数最高数为9；又因为计数器的计数最高数还可为2 和5，所以74LS290 又常称为二-五-十进制计数器。

1）74LS290 基本概念

集成计数器74LS290 芯片管脚及逻辑符号示意图如图11.12 所示。

图11.12　集成计数器74LS290

Q0～Q3：计数器状态并行输出端。

CP1、CP2：计数器脉冲输入端。

S9（1）、S9（2）：高电平（即 S9（1）、=S9（2）=1）置9 控制端。

R0（1）、R0（2）：高电平（R0（1）、=R0（2）=1）置0 控制端。

2）74LS290 状态表及功能

74LS290 的状态表如表11.4 所示。

表11.4　74LS290 的状态表

表11.4 所示74LS290 功能为：

（1）清零功能。

当 S9（1）∙S9（2）=0、R0（1）∙R0（2）=1时，计数器清零，即输出 Q3Q2Q1Q0状态为0000。如图11.13（a）所示。

（2）置“9”功能。

当 S9（1）∙S9（2）=1时，计数器置“9”，即输出 Q3Q2Q1Q0状态为1001。如图11.13（b）所示。

注意：实现置“9”功能时，R0（1）、R0（2）为无关项，所以，实现其功能有两种接线图。

图11.13　74LS290 的“清零”“置9”功能图

（3）计数功能。

74LS290 的基本连接方式有三种。

（a）十进制计数器连接方式如图11.14（a）所示。当输入脉冲信号CP 接入CP1，CP2与 Q0连接时，如图11.14（a）所示电路对CP 脉冲信号进行0000～1001（即十进制）加法计数。

（b）五进制计数器连接方式如图11.14（b）所示。当输入脉冲信号CP 接入CP2时，如图11.14（b）所示电路对CP 脉冲信号进行000～101（即五进制）加法计数。

（c）二进制计数器连接方式如图11.14（c）所示。当输入脉冲信号CP 接入CP1时，如图11.14（c）所示电路对CP 脉冲信号进行1 位二进制加法计数。

图11.14　74LS290 的计数功能图