数电学习笔记44——计数器（1）

教材：阎石《数字电子技术基础》（第五版） 高等教育出版社

视频教材：

6.3.2 计数器

一、计数器：

(1) 功能：时钟脉冲计数、分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列以及进行数字运算等。

(2) 同步计数器和异步计数器：

①　同步计数器：当时钟脉冲不输入时触发器的翻转是同时发生的。

②　异步计数器：触发器的翻转有先有后，不是同时发生的。

(3) 加法计数器、减法计数器和加减计数器：

①　加法计数器：随着计数脉冲不断输入而作递增计数的计数器。

②　减法计数器：随着计数脉冲不断输入而作递减计数的计数器。

③　加减计数器：随着计数脉冲不断输入而计数可增可减的计数器。

(4) 按数字的编码形式分类，计数器可分成二进制计数器、二—十进制计数器、格雷码计数器等。

(5)按计数容量来区分不同的计数器，如十进制计数器、六十进制计数器等。

二、同步二进制计数器

（1）设计一个同步二进制加法器

1. 根据二进制加法规则可知，在一个多位二进制的末位上加1时，若其中的第i位以下各位皆为1时，则第i位应改变状态。而最低位的状态在每次加1时都要改变。

2. 同步计数器通常用T触发器构成。

3. 当每次时钟信号到达时，使该翻转的触发器输入端Ti = 1，不该翻转的Ti = 0。

4. 当通过T端的状态控制时，除最低位T0=1外，第i位触发器输入端的逻辑式如图。

5. 4位二进制同步加法计数器驱动方程、输出方程、状态方程如图。

6. 4位二进制同步加法计数器电路图如图。

7. 4位二进制同步加法计数器状态转换图、状态转换表如图。

8. 4位二进制同步加法计数器时序图如图。

9. 由时序图可看出，若计数脉冲的频率为f0，那么Q0、Q1、Q2、Q3输出脉冲的频率依次为1/2 f0、1/4 f0、1/8 f0、1/16 f0。因此计数器可用作分频器。

10. 加法器常用的附加控制功能有异步置零、预置数、保持等。

11. 4位同步二进制计数器74161的功能表和框图如图。

（2）同步二进制减法计数器

1. 根据二进制加法规则可知，在一个多位二进制的末位上加1时，若其中的第i位以下各位皆为1时，则第i位应改变状态。而最低位的状态在每次加1时都要改变。

2. 同步计数器通常用T触发器构成。

3. 当通过T端的状态控制时，除最低位T0=1外，第i位触发器输入端的逻辑式如图。

4. 4位二进制同步加法计数器状态转换图、驱动方程、输出方程如图。

（3）可逆计数器

1. 将加法计数器和剑法计数器的控制电路合并，再通过一根加/减控制线选择加法计数还是减法计数，就构成了加/减计数器。

2. 常用的附加功能：预置数控制、使能控制、进位/借位信号输出端、串行时钟输出端等。

3. 4位同步四位二进制加/减计数器74LS191功能表、框图如图。

4. 可逆计数器有单时钟和双时钟两种结构。