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项目六
计数器及应用
6.1计数器
6. 2 计数器及应用
6.3常用计数器列表
本章小结
主要内容
计数器的功能、分类、结构、工作原理；
各类计数器的使用；
计数器的功能扩展应用。
主要技能
计各种类型计数器的正确使用及功能测试；
掌握任意进制计数显示电路的设计、安装 与调试。
基本概念
计数器;
计数器的模
同步计数器;
异步计数器;
设计项目
实时计数显示器
显示器
脉冲源
1011011
0010
计数器
译码器
6.1
6.1.1
计数器
计数器的功能、工作原理、分类
一、计数器的功能：计算输入脉冲的个数。
计数器的“模”: 计数器累计输入脉冲的最大数目M表示。
二、计数器的构成与工作原理
三
位
二
制
计
数
器
1
2
3
4
5
6
8
7
CP
工作特点：相令输出端有分频特性。
1
0
1
0
1
0
1
Q0 0
Q1
0
0
1
1
0
0
1
1
Q2
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
1．加法计数器
计数器的基本单元：下降沿有效的二分频器。
CP
Q0
Q1
Q2
Q2
Q0
Q1
2. 减法计数器
计数器基本单元：下降沿有效的二分频器。
CP
Q0
Q1
Q2
Q0
Q1
Q2
三、计数器的分类
1.根据计数脉冲的输入方式不同可分：
同步计数器——74LS161
异步计数器——74LS93
CU
CU
异步计数器
同步计数器
同步工作速度快，但控制电路较复杂，对CP脉冲的负载
能力重。异步计数器则相反。
2. 根据计数进制不同又可分：
二进制计数器——74LS161
十进制计数器——74LS192
任意进制计数器——自己完成
3.根据计数过程中计数的增减不同分：
加法计数器
减法计数器
可逆计数器——74LS192、74LS168、
６.1.2
各种进制的集成计数器
一、同步二进制计数器——74LS161集成计数器
1.引脚功能说明
D0~D3：并行数据预置输入端
Q0~Q3：数据输出端
ET.EP： 计数控制端
CP： 时钟脉冲输入端（↑）
C： 进位端
RD ： 异步清除控制端
LD ： 置数控制端
2. 74LS161功能表
输
入
输
Q0 Q1 Q2 Q3
RD LD ET EP CP D0 D1 D2 D3
0
1
1
1
1
×
0
1
1
1
×
×
1
0
×
×
×
1
×
0
×
↑
↑
×
×
×
d0
×
×
×
× ×
d1 d2
× ×
× ×
× ×
出
×
d3
×
×
×
0 0 0 0
d0 d1 d2 d3
计 数
保 持
保 持
3.波形图
异步置“0”功能。
同步并行置数
ET和EP是计数器
控制端，两者均为
高电平，计数器才
处于计数状态。
第15个脉冲进位端
C为1，第16个脉冲
C为0。
4. 74LS161计数器计数容量的扩展
N 片74LS161通过级联可实现16N进制计数器
首先：了解74LS161为上升沿计数；
然后：确定计数器的类型：同步计数器或异步计数 ；
工作原理分析：
低位输出状态：
高位输出状态：
1111
0000
0001
1111
0000
0002
在计到1111以前，CO1＝0，高位片保持原状态不变
在计到1111时，CO1＝1，高位片在下一个CP加一
二、异步二进制计数器 ——74LS93集成计数器
74LS93又称为二—八—十六进制计数器。
1.引脚功能说明
CP0、 CP1：双
时钟输入端；
74LS393
RD1 RD2：计数
器清零端；
Q3Q2Q1Q0：计
数输出端。
2. 使用方法：
2进
制
8进
制
16进
制
1位二进制计数器——CP0输入计数脉冲，Q0输出；
八进制计数器——CP1输入计数脉冲， Q1 Q2 Q3 输出；
十六进制计数器——Q0与CP1连接，CP0输入，Q0 Q1 Q2 Q3输出。
三、同步十进制计数器 ——74LS192集成计数器
即可实现加计数，又可实现减计数。
1.引脚功能说明：
并行数据输入端
加计数脉冲输入端
减计数脉冲输入端
异步置数端
计数输出端
加计数进
位输出端
减计数借
位输出端
异步置 0 端
2. 74LS192功能表
LD RD
输
入
CU CD D0 D1
0 0
1
0
1
0
1
0
×
1
× ×
d 0 d 1
↑
1
×
×
1
↑
×
×
1
1
×
×
×
×
×
×
D2 D3
d 2
×
×
×
×
d 3
×
×
×
×
Q0
输 出
Q1 Q2 Q3
d0 d1 d2 d3
加 计 数
减 计 数
保
持
0 0 0 0
3. 波形图
RD ：异步置 0 端。
LD ：置数控制端
计数脉冲从CU
端输入。加计数，
CD高电平
0 1 0
1 0 1
0 0 0
0 0 0
0 0 0
0 0 0
1 1 0
0 0 1
计数脉冲从CD
端输入。减计数
CU为高电平，
C :进位输出;
B :借位输出
4. 74LS192计数器计数容量的扩展
N 片74LS192通过级联可实现10N进制计数器
首先：了解74LS192为上升沿计数；
然后：确定计数器的类型：同步计数器或异步计数。
CP
CP
工作原理分析：
计数开始时，先在RD 端输入一个正脉冲，此时两个计数器
均被置为 0 状态。此后在 LD 端输入“1”，RD 端输入“0”，
则计数器处于计数状态。
低位的74LS192(1)的CU 端逐个输入计数脉冲CP，低位计
数顺开始计数。在第10个CP脉冲上升沿到来后，低位计数器的
状态从1001→0000，同时其进位输出C从0→1，此上升沿作为
高位计数器的计数脉冲。
四、异步十进制计数器 ——74LS290集成计数器
74LS290又称为二、五、十进制加法计数器。
1. 引脚功能说明：
异步置数端
计数输出端
异步清零端
双时钟输入端
2. 74LS290功能表
复位/置位输入
输
RD1
RD2
S1
S2
1
1
×
0
×
0
×
1
1
×
×
0
×
0
0
×
1
0
×
×
0
×
0
1
×
0
0
×
出
Q3 Q2 Q1 Q0
0
0
1
0
0
0
计
计
计
计
0
0
0
数
数
数
数
0
0
1
异步置
9 功能
3. 正确使用
2进制
二进制计数器——
五进制计数器——
十进制计数器——
——
5进制
8421
5421
CP0输入计数脉冲，Q0输出；
CP1输入计数脉冲， Q1 Q2 Q3 输出；
Q0 与CP1 连接，CP0输入，8421十进制；
Q3 与CP0 连接，CP1输入，5421十进制；
5421十进制计数器的原理分析：
十
进
制
五
进
制
1000
1001
CP1为计数脉冲输入端
0000
1010
1100
Q3作为CP0的计数脉冲
五、任意进制计数器的实现
利用所学的计数器实现任意进制计数器的设计。
1. 任意进制计数器：
计数器的模N ≠ 2n的计数器。如：５、6、7等进制。
2. 实现的条件：N>M
M—基本计数器的模，N—设计计数器的模。
3. 实现的方法——反馈法：
利用输出信号反馈到输入端使计数器清零或置数，使计数
器跳过某些计数状态，从而改变其计数长度。有清零法和置数
法。
（1）清零法 ——将反馈信号送入计数器清零端。
例：用74LS161实现一六进制计数器
解： 第一步：确定计数器输出的循环状态：
000
001
010
011
100
101
六进制计数器的状态图
第二步：了解74LS161的清零方式（异步或同步）
查阅74LS161 功能表，清零方式：异步清零
第三步：选择参考状态，确定反馈信号。
以N的二进制状态为参考状态，将为1的各位与非（低电
平清零）或与（高电平清零）作为反馈信号送入清零端。
六进制计数器的参考状态
清零反馈信号
RD  Q2  Q1
0110
原理图
工作原理分析：
1
2
3
4
5
6
1
CP
Q0
Q1
RD  Q2  Q1
Q2
Q3
RD
0110
0000
0001
由于计数器计数到六的状态时间非常短，故“6”这个状
态在显示器上显示不出来。
（2）置数法 ——将反馈信号送入计数器的置数端
例：用74LS161实现一六进制计数器
第一步：确定计数器输出的循环的状态：
000
001
010
011
100
101
六进制计数器的状态图
第二步：了解74LS161的置数方式（异步或同步）
查阅74LS161功能表，置数方式：同步置数
第三步：选择参考状态，确定反馈信号。
以“N-1”的二进制状态为参考状态，将为1的各位与非（低电
平置数）或与（高电平置数）作为反馈信号送入置数端。
第四步：确定置数值
D2D1D0=000
六进制计数器的参考状态
置数反馈信号
LD  Q2  Q0
0101
原理图
工作原理分析：
1
2
3
4
5
6
1
CP
Q0
Q1
LD  Q2  Q0
Q2
Q3
LD
0101
0000
0001
同步置数要在下一个时钟上升沿到时，D端的数据
才能置入Q端。
例；用74LS161构成50（00110010）进制计数器。
清零法： 第一步：用两片实现16X16进制计数器


RD  Q0  Q1  Q1
第二步：确定参考状态：00110010
0
1
0
0
1
1
0
0
例；用74LS192构成8421BCD码的24进制计数器。
置数法： 第一步：用两片实现10X10进制计数器，
第二步：确定参考状态（00100100）BCD。
0
CU
0
1
0
0
CU
1

RD  Q1  Q2
0
0
6.2 计数器的扩展应用
一、分频器
利用一个高稳定的信号源，通过多次分频的方法，得到
多种频率的信号。这是数字系统中为获得各种时钟脉冲所采
用的最普遍的方法。
1.一般程序分频器
（1）分频比N：输入信号与输出信号频率之比。
（2）功能：
程序分频器是指分频比N随预置数据而
变的数控分频器， 因此，凡具有并行置数
功能的计数器都可以组成程序分频器。
七
分
频
器
1
预置数：0011
2
3
4
5
6
7
计数满：0000
2. M / M+1分频器
（1）工作模式：M次分频和M+1次分频模式。
SC=0时，
（2）组成：
M次分频；
码组变换器
SC=1时，M+1次分频。
可控分频器
M次分频
SC=0时，码组转换器用作变补；
0
4分
频
器
0
0
0
0
0
1
1
0
0
1
1
0
分频器的状态：
1100
1101
1110
1111
M+1次分频
SC=1时，转换器用作变反。
1
5分
频
器
1
0
1
0
1
1
1
1
1
0
1
0
分频器的状态： 1011
1100
1101
1110
1111
二、测量脉冲频率和周期
1. 频率的测量：
在固定时间t2~t1以内，测量出被信号的脉冲个数N，计
算出频率。
N
f 
2. 周期的测量：
t 2  t1
在被测信号的一个周期时间内，通过周期固定的基准脉冲，
所通过的基准信号的个数则为被测信号的周期。
TX
1uS
测量脉冲频率：
思考:若在t1~t2 = 1s内，计数器的计数值 N 为1200，
则脉冲频率f ？
测量脉冲周期：
基准信号的周期为1uS
思考:若在被测信号一个周期时间内，基准信号计数为8，
被测周期为？
6.3 常用TTL集成计数器例表
类型
型 号
计数器
7468
74LS90
74LS92
74LS93
74LS160
74LS161
74LS162
74LS163
74LS168
74LS169
74LS190
74LS191
74LS192
功
能
双十进制计数器
十进制计数器
十二分频计数器
4位二进制计数器
同步十进制计数器
4位二进制同步计数器（异步清除）
十进制同步计数器（同步清除）
4位二进制同步计数器（同步清除）
可预置十进制同步加 / 减计数器
可预置4位二进制同步加/减计数器
可预置十进制同步加 / 减计数器
可预置4位二进制同步加 / 减计数器
可预置十进制同步加/减计数器（双时钟）
类 型
型
号
计数器
74LS193
74LS196
74LS197
74LS290
74LS293
74LS390
74LS393
74LS490
74LS568
74LS569
74LS668
74LS669
74LS690
功
能
可预置4位二进制同步加/减计数器（双时钟）
可预置十进制计数器
可预置二进制计数器
十进制计数器
4位二进制计数器
双4位十进制计数器
双4位二进制计数器（异步清除）
双4位十进制计数器
可预置十进制同步加/减计数器（三态）
可预置二进制同步加/减计数器（三态）
十进制同步加/减计数器
二进制同步加/减计数器
可预置十进制同步计数器/寄存器（直接清除、三态
）
类型
计数器
型 号
74LS691
74LS692
74LS693
74LS696
74LS697
74LS698
74LS699
功
能
可预置二进制同步计数器/寄存器（直接清除、三态）
可预置十进制同步计数器/寄存器（同步清除、三态）
可预置二进制同步计数器/寄存器（同步清除、三态）
十进制同步加/减计数器（三态、直接清除）
二进制同步加/减计数器（三态、直接清除）
十进制同步加/减计数器（三态、同步清除）
二进制同步加/减计数器（三态、同步清除）
本章小结
计数器是组成数字系统的重要部件之一,它的功能是计算输入
脉冲的数目.根据输入方式不同,可分为财、同步计数器和异步
计数器。同步工作速度快，但控制电路较复杂，对CP脉冲的
负载能力重。异步计数器则相反。
计数器根据进制不同可分为二进制计数器、十进制计数器和任
意进制计数器。前两种的现成的集成电路产品选用，而任意进
制计数器帽可以通过前两种引入适当的反馈信号来实现。
计数器在使用时，功能表反映了它的工作功能特特点，以及工
作时的细节，读懂功能表是正确使用计数器的关键，特别是扩
展应用中，级联、反馈等信号的实现。
计数器有许多控制端，如置数、清零、进位、借位、脉冲输入
等，使用时要合理使用。
在设计任意进制计数器时，一定要了解所选计数器的清零功能
与置数功能是同步还是异步，因为，同步与异在选择反馈状态
时不相同。
作
业
5.1 、 5.2、 5.3、 5.4、 5.5、
5.6、 5.7、 5.9