十进制数计数器

二进制计数器结构简单,但是读数不习惯,所以在有些场合采用十进制计数器较为方便。

前一章已讲过最常用的8421编码方式,是取4位二进制数前面的0000~1001来表示十进制数0~9十个数码,而去掉后面1001~1111六个数。也就是计数器记到第九个脉冲时再来一个脉冲,即由1001变为0000。经过十个脉冲循环一次。表1是8421码十进制加法计数器的状态。

表1 8421码十进制加法计数器的状态表

计数脉冲数 二进制数 十进制数
0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 1 1
2 0 0 1 0 2
3 0 0 1 1 3
4 0 1 0 0 4
5 0 1 0 1 5
6 0 1 1 0 6
7 0 1 1 1 7
8 1 0 0 0 8
9 1 0 0 1 9
10 0 0 0 0 进位

1、同步十进制加法计数器

与二进制加法计数器比较,来第十个脉冲不是由1001变为1010,而是恢复0000。如果十进制加法计数器仍由4个主从型JK触发器组成,JK端的逻辑关系式应作如下修改:

(1)第一位触发器,每来一个计数脉冲就翻转一次,故,;

(2)第二位触发器,在时再来一个脉冲翻转,但在时不得翻转,故,;

(3)第三位触发器,在时再来一个脉冲翻转,故,;

(4)第四位触发器,在时再来一个脉冲翻转,并来第十个脉冲时应由1翻转为0,故,。

图1 由主从型JK触发器组成的同步十进制加法计数器

由上述逻辑关系式,可得出图1中所示的同步十进制加法计数器的逻辑图。

比较图1中各位触发器JK端连接方式,只是触发器的J端和的K端不同。

图2 十进制加法计数器的工作波形图

图2所示是十进制加法计数器的工作波形图,可结合表3和图1分析。

2、二-五-十进制计数器

图3所示是74LS290型二-五-十进制计数器的逻辑图和外引线排列图,表2是其功能表。和是清零输入端;和是置“9”输入端。清零时,和中至少有一个为0,不使置1,以保证清零可靠进行。它有两个时钟脉冲输入端,输入计数脉冲和。下面按二、五、十进制三种情况分析。

表2 74LS290型计数器的功能表

1 1 0 × 0 0 0 0
× 0
× × 1 1 1 0 0 1
× 0 × 0 计数

 

 

 

0 × 0 × 计数
0 × × 0 计数
× 0 0 × 计数

(1)只输入计数脉冲,由输出,三位触发器不用,为二进制计数器。

(2)只输入计数脉冲,由,,输出,为五进制计数器。今分析如下。

(a)逻辑图 (b)外引线排列图
图3 74LS290型计数器 图3 74LS290型计数器

由图可得出、、三位触发器JK端的逻辑关系式

先清零使初始状态,这时各JK端的电平为

根据JK触发器的逻辑状态表得出各触发器的下一状态,即001。其中只在的状态从1变为0时才能翻转。而后再以001分析下一状态,得出010.一直分析到恢复000为止。在分析过程中列出表3的状态表,可见经过5个脉冲循环一次,故为五进制计数器。

表3 五进制计数器的状态分析

计数脉冲数
0 0 1 1 1 1 1 0 0 0
1 0 1 1 1 1 1 0 0 1
2 0 1 1 1 1 1 0 1 0
3 1 1 1 1 1 1 0 1 1
4 0 1 1 1 0 1 1 0 0
5 0 1 1 1 1 1 0 0 0

(3) 将端与的端连接,输入计数脉冲。按照上述的分析方法,可知8421码十进制计数器,即从初始状态0000开始计数,经过10个脉冲后恢复0000。

如果计数器适当改接,利用其清零端进行反馈置0,可得出小于原进制的多种进制的计数器。例如将图2(a)中的十进制计数器改接成图3所示的两个电路,就分别成为六进制和九进制计数器。以图4(a)为例,它从0000开始计数,来5个计数脉冲后,变为0101。当第六个脉冲来到后,出现0110,由于和端分别接到和清零端,强迫清零,0110这一状态转瞬即逝,显示不出,立即回到0000。它经过6个脉冲循环一次,故为六进制计数器。

(a)六进制计数器 (b)九进制计数器
图4

,

二进制计数器结构简单,但是读数不习惯,所以在有些场合采用十进制计数器较为方便。

前一章已讲过最常用的8421编码方式,是取4位二进制数前面的0000~1001来表示十进制数0~9十个数码,而去掉后面1001~1111六个数。也就是计数器记到第九个脉冲时再来一个脉冲,即由1001变为0000。经过十个脉冲循环一次。表1是8421码十进制加法计数器的状态。

表1 8421码十进制加法计数器的状态表

计数脉冲数 二进制数 十进制数
0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 1 1
2 0 0 1 0 2
3 0 0 1 1 3
4 0 1 0 0 4
5 0 1 0 1 5
6 0 1 1 0 6
7 0 1 1 1 7
8 1 0 0 0 8
9 1 0 0 1 9
10 0 0 0 0 进位

1、同步十进制加法计数器

与二进制加法计数器比较,来第十个脉冲不是由1001变为1010,而是恢复0000。如果十进制加法计数器仍由4个主从型JK触发器组成,JK端的逻辑关系式应作如下修改:

(1)第一位触发器,每来一个计数脉冲就翻转一次,故,;

(2)第二位触发器,在时再来一个脉冲翻转,但在时不得翻转,故,;

(3)第三位触发器,在时再来一个脉冲翻转,故,;

(4)第四位触发器,在时再来一个脉冲翻转,并来第十个脉冲时应由1翻转为0,故,。

图1 由主从型JK触发器组成的同步十进制加法计数器

由上述逻辑关系式,可得出图1中所示的同步十进制加法计数器的逻辑图。

比较图1中各位触发器JK端连接方式,只是触发器的J端和的K端不同。

图2 十进制加法计数器的工作波形图

图2所示是十进制加法计数器的工作波形图,可结合表3和图1分析。

2、二-五-十进制计数器

图3所示是74LS290型二-五-十进制计数器的逻辑图和外引线排列图,表2是其功能表。和是清零输入端;和是置“9”输入端。清零时,和中至少有一个为0,不使置1,以保证清零可靠进行。它有两个时钟脉冲输入端,输入计数脉冲和。下面按二、五、十进制三种情况分析。

表2 74LS290型计数器的功能表

1 1 0 × 0 0 0 0
× 0
× × 1 1 1 0 0 1
× 0 × 0 计数

 

 

 

0 × 0 × 计数
0 × × 0 计数
× 0 0 × 计数

(1)只输入计数脉冲,由输出,三位触发器不用,为二进制计数器。

(2)只输入计数脉冲,由,,输出,为五进制计数器。今分析如下。

(a)逻辑图 (b)外引线排列图
图3 74LS290型计数器 图3 74LS290型计数器

由图可得出、、三位触发器JK端的逻辑关系式

先清零使初始状态,这时各JK端的电平为

根据JK触发器的逻辑状态表得出各触发器的下一状态,即001。其中只在的状态从1变为0时才能翻转。而后再以001分析下一状态,得出010.一直分析到恢复000为止。在分析过程中列出表3的状态表,可见经过5个脉冲循环一次,故为五进制计数器。

表3 五进制计数器的状态分析

计数脉冲数
0 0 1 1 1 1 1 0 0 0
1 0 1 1 1 1 1 0 0 1
2 0 1 1 1 1 1 0 1 0
3 1 1 1 1 1 1 0 1 1
4 0 1 1 1 0 1 1 0 0
5 0 1 1 1 1 1 0 0 0

(3) 将端与的端连接,输入计数脉冲。按照上述的分析方法,可知8421码十进制计数器,即从初始状态0000开始计数,经过10个脉冲后恢复0000。

如果计数器适当改接,利用其清零端进行反馈置0,可得出小于原进制的多种进制的计数器。例如将图2(a)中的十进制计数器改接成图3所示的两个电路,就分别成为六进制和九进制计数器。以图4(a)为例,它从0000开始计数,来5个计数脉冲后,变为0101。当第六个脉冲来到后,出现0110,由于和端分别接到和清零端,强迫清零,0110这一状态转瞬即逝,显示不出,立即回到0000。它经过6个脉冲循环一次,故为六进制计数器。

(a)六进制计数器 (b)九进制计数器
图4
十进制数计数器

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