1000进制以内的任意进制计数器

任意进制计数器的设计【摘要】计数器集成芯片一般有4位二进制、8位二进制或十进制计数器，而在实际应用中，往往需要设计一个任意n进制计数器，本文给出它的设计方法和案例。

【关键词】计数器；清零一、利用反馈清零法获得计数器1 集成计数器清零方式异步清零方式：与计数脉冲cp无关，只要异步清零端出现清零信号，计数器立即被清零。

此类计数器有同步十进制加法计数器ct74ls160、同步4位二进制加法计数器ct74ls161、同步十进制加/减计数器ct74ls192、同步4位二进制加/减计数器ct74ls193等。

同步清零方式：与计数脉冲cp有关，同步清零端获得清零信号后，计数器并不立刻被清零，只是为清零创造条件，还需要再输入一个计数脉冲cp，计数器才被清零。

属于此类计数器有同步十进制加法计数器ct74ls162、同步4位二进制加法计数器ct74ls163、同步十进制加/减计数器ct74ls190、同步4位二进制加/减计数器ct74ls191等。

2 反馈清零法对于异步清零方式：应在输入第n个计数脉冲cp后，利用计数器状态sn进行译码产生清零信号加到异步清零端上，立刻使计数器清零，即实现了n计数器。

在计数器的有效循环中不包括状态sn，所以状态sn只在极短的瞬间出现称为过渡状态。

对于同步清零方式：应在输入第n-1个计数脉冲cp后，利用计数器状态sn-1进行译码产生清零信号，在输入第n个计数脉冲cp 时，计数器才被清零，回到初始零状态，从而实现n计数器。

可见同步清零没有过渡状态。

利用计数器的清零功能构成n计数器时，并行数据输入端可接任意数据，其方法如下：①写出n计数器状态的二进制代码。

异步清零方式利用状态sn，同步清零方式利用状态sn-1。

②写出反馈清零函数。

③画逻辑图。

例1 试用ct74ls160的异步清零功能构成六进制计数器。

解：①写出sn的二进制代码。

sn=s6=0110②写出反馈清零函数。

③画逻辑图。

如图1所示。

计数器的原理计数器是数字电路中广泛使用的逻辑部件，是时序逻辑电路中最重要的逻辑部件之一。

计数器除用于对输入脉冲的个数进行计数外，还可以用于分频、定时、产生节拍脉冲等。

计数器按计数脉冲的作用方式分类，有同步计数器和异步计数器；按功能分类，有加法计数器、减法计数器和既具有加法又有减法的可逆计数器；按计数进制的不同，又可分为二进制计数器、十进制计数器和任意进制计数器。

一、计数器的工作原理1、二进制计数器（1）异步二进制加法计数器图1所示为用JK触发器组成的4位异步二进制加法计数器逻辑图。

图中4个触发器F0~F3均处于计数工作状态。

计数脉冲从最低位触发器F0的CP端输入，每输入一个计数脉冲，F0的状态改变一次。

低位触发器的Q端与高位触发器的CP端相连。

每当低位触发器的状态由1变0时，即输出一负跳变脉冲时，高位触发器翻转。

各触发器置0端R D并联，作为清0端，清0后，使触发器初态为0000。

当第一个计数脉冲输入后，脉冲后沿使F0的Q0由0变1，F1、F2、F3均保持0态，计数器的状态为0001；当图1 4位异步二进制加法计数器第二个计数脉冲输入后，Q0由1变为0，但Q0的这个负跳变加至F1的CP端，使Q1由0变为1，而此时F3、F2仍保持0状态，计数器的状态为0010。

依此类推，对于F0来说，每来一个计数脉冲后沿，Q0的状态就改变，而对于F1、F2、F3来说，则要看前一位输出端Q 是否从1跳到0，即后沿到来时，其输出端的状态才改变，否则Q1、Q2、Q3端的状态同前一个状态一样。

这样在第15个计数脉冲输入后，计数器的状态为1111，第16个计数脉冲输入，计数器恢复为0000。

由上述分析可知，一个4位二进制加法计数器有24=16种状态，每经过十六个计数脉冲，计数器的状态就循环一次。

通常把计数器的状态数称之为计数器的进制数（或称计数器的模），因此，4位二进制计数器也可称之为1位十六进制（模16）计数器。

表1所示为4位二进制加法计数器的状态表。

实验六任意进制计数器的构成设计性实验一、实验目的1、学习用集成触发器构成计数器的方法；2、掌握中规模集成计数器的使用及功能测试方法；3、运用集成计数计构成N分频器，了解计数计的分频作用。

二、实验原理计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来计脉冲数，还常用作数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能。

计数器种类很多。

按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器。

根据计数制的不同，分为二进制计数器，十进制计数器和任意进制计数器。

根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。

还有可预置数和可编程序功能计数器等等。

目前，无论是TTL还是CMOS 集成电路，都有品种较齐全的中规模集成计数器。

使用者只要借助于器件手册提供的功能表和工作波形图以及引出端的排列，就能正确地运用这些器件。

1、用D触发器构成异步二进制加／减计数器图6－1是用四只D触发器构成的四位二进制异步加法计数器，它的连接特点是将每只D触发器接成T'触发器，再由低位触发器的Q端和高一位的CP端相连接。

图6－1 四位二进制异步加法计数器若将图6－1稍加改动，即将低位触发器的Q端与高一位的CP端相连接，即构成了一个4位二进制减法计数器。

2、中规模十进制计数器CC40192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如图6－2所示。

图中LD—置数端CP U—加计数端CP D—减计数端CO—非同步进位输出端BO—非同步借位输出端D0、D1、D2、D3—计数器输入端Q 0、Q 1、Q 2、Q 3 —数据输出端 CR图6－2 CC40192引脚排列及逻辑符号CC40192（同74LS192，二者可互换使用）的功能如表6－1，说明如下：当清除端CR 为高电平“1”时，计数器直接清零；CR 置低电平则执行其它功能。

当CR 为低电平，置数端LD 也为低电平时，数据直接从置数端D 0、D 1、D 2、D 3 置入计数器。

计数器的原理计数器是数字电路中广泛使用的逻辑部件，是时序逻辑电路中最重要的逻辑部件之一。

计数器除用于对输入脉冲的个数进行计数外，还可以用于分频、定时、产生节拍脉冲等。

计数器按计数脉冲的作用方式分类，有同步计数器和异步计数器；按功能分类，有加法计数器、减法计数器和既具有加法又有减法的可逆计数器；按计数进制的不同，又可分为二进制计数器、十进制计数器和任意进制计数器。

一、计数器的工作原理1、二进制计数器（1）异步二进制加法计数器图1所示为用JK触发器组成的4位异步二进制加法计数器逻辑图。

图中4个触发器F0~F3均处于计数工作状态。

计数脉冲从最低位触发器F0的CP端输入，每输入一个计数脉冲，F0的状态改变一次。

低位触发器的Q端与高位触发器的CP端相连。

每当低位触发器的状态由1变0时，即输出一负跳变脉冲时，高位触发器翻转。

各触发器置0端R D并联，作为清0端，清0后，使触发器初态为0000。

当第一个计数脉冲输入后，脉冲后沿使F0的Q0由0变1，F1、F2、F3均保持0态，计数器的状态为0001；当图1 4位异步二进制加法计数器第二个计数脉冲输入后，Q0由1变为0，但Q0的这个负跳变加至F1的CP端，使Q1由0变为1，而此时F3、F2仍保持0状态，计数器的状态为0010。

依此类推，对于F0来说，每来一个计数脉冲后沿，Q0的状态就改变，而对于F1、F2、F3来说，则要看前一位输出端Q是否从1跳到0，即后沿到来时，其输出端的状态才改变，否则Q1、Q2、Q3端的状态同前一个状态一样。

这样在第15个计数脉冲输入后，计数器的状态为1111，第16个计数脉冲输入，计数器恢复为0000。

由上述分析可知，一个4位二进制加法计数器有24=16种状态，每经过十六个计数脉冲，计数器的状态就循环一次。

通常把计数器的状态数称之为计数器的进制数（或称计数器的模），因此，4位二进制计数器也可称之为1位十六进制（模16）计数器。

表1所示为4位二进制加法计数器的状态表。

实验八计数器一、实验目的1．熟悉由集成‎触发器构成‎的计数器电‎路及其工作‎原理。

2．熟悉掌握常‎用中规模集‎成电路计数‎器及其应用‎方法。

二、实验原理和‎电路所谓计数，就是统计脉‎冲的个数，计数器就是‎实现“计数”操作的时序‎逻辑电路。

计数器的应‎用十分广泛‎，不仅用来计‎数，也可用作分‎频、定时等。

计数器种类‎繁多。

根据计数体‎制的不同，计数器可分‎成二进制（即2”进制）计数器和非‎二进制计数‎器两大类。

在非二进制‎计数器中，最常用的是‎十进制计数‎器，其它的一般‎称为任意进‎制计数器。

根据计数器‎的增减趋势‎不同，计数器可分‎为加法计数‎器—随着计数脉‎冲的输入而‎递增计数的‎；减法计数器‎—随着计数脉‎冲的输入而‎递减的；可逆计数器‎—既可递增，也可递减的‎。

根据计数脉‎冲引入方式‎不同，计数器又可‎分为同步计‎数器—计数脉冲直‎接加到所有‎触发器的时‎钟脉冲（CP）输入端；异步计数器‎—计数脉冲不‎是直接加到‎所有触发器‎的时钟脉冲‎（CP）输入端。

1.异步二进制‎加法计数器‎异步二进制‎加法计数器‎是比较简单‎的。

图1.8.1(a)是由4个J‎K（选用双JK‎74LS1‎12）触发器构成‎的4位二进‎制（十六进制）异步加法计‎数器，图1.8.1(b)和（c）分别为其状‎态图和波形‎图。

对于所得状‎态图和波形‎图可以这样‎理解：触发器FF‎O（最低位）在每个计数‎沿（CP）的下降沿（1 → 0）翻转，触发器FF‎1的C P端‎接FF0的‎Q0端，因而当FF‎O（Q O）由1→ 0时，FF1翻转‎。

类似地，当FF1（Q1）由1→0时，FF2翻转‎，FF2（Q2）由1→0时，FF3翻转‎。

4位二进制‎异步加法计‎数器从起始‎态0000‎到1111‎共十六个状‎态，因此，它是十六进‎制加法计数‎器，也称模16‎加法计数器‎（模M=16）。

从波形图可‎看到，Q0 的周期是C‎P周期的二‎倍；Q1是Q0的二‎倍，CP的四倍‎；Q2是Q1 的二倍，Q0的四倍‎，CP的八倍‎；Q3是Q2‎的二倍，Q1的四倍‎，Q0的八倍‎，CP的十六‎倍。

计数器知识点总结一、计数器的原理1. 计数器的定义计数器是一种能够记录和显示物体个数或事件次数的装置。

在数字电子系统中，计数器是用来对发生的事件次数进行计数和记录的重要电子组件。

它可以通过输入信号触发，输出特定的计数信号，用于控制其他电路或设备的工作。

2. 计数器的工作原理计数器的工作原理主要涉及触发器、计数信号输入、控制信号输入和计数信号输出等方面。

当接收到计数信号输入时，计数器会相应地进行计数，并在符合设定条件时产生计数信号输出。

计数器通常采用二进制计数方式，可实现十进制、十六进制等不同计数方式。

3. 计数器的基本原理计数器由触发器、译码器、计数器控制逻辑、时钟信号和复位信号等多个部分组成。

其中，触发器用于存储和转移计数值，译码器用于将计数信号转换成输出信号，计数器控制逻辑用于对计数器进行控制和管理，时钟信号用于驱动计数器进行计数，复位信号用于将计数器清零。

二、计数器的类型1. 按工作方式划分计数器根据工作方式的不同，可以分为同步计数器和异步计数器两种类型。

同步计数器是指各级计数器都由同一个时钟信号驱动，计数过程是同步进行的。

它的优点是结构简单，易于控制，适用于需要高精度计数的场合。

异步计数器是各级计数器由不同的时钟信号驱动，计数过程是异步进行的。

它的优点是速度快，适用于需要高速计数的场合。

2. 按计数范围划分计数器根据计数范围的不同，可以分为二进制计数器、十进制计数器和十六进制计数器等多种类型。

二进制计数器是指计数器以二进制方式进行计数，适用于数字电子系统中常用的计数方式。

十进制计数器是指计数器以十进制方式进行计数，适用于人们习惯的计数方式。

十六进制计数器是指计数器以十六进制方式进行计数，适用于较大计数范围的计数方式。

3. 按应用场景划分计数器根据应用场景的不同，可以分为通用计数器、频率计数器、脉冲计数器、事件计数器等多种类型。

通用计数器是常用的通用计数设备，适用于各种计数场合。

频率计数器是用于测量信号频率的计数器，适用于频率测量场合。