十进制计数器

数字时钟项目的设计任务每个团队要设计一个可显示时、分、秒的数字时钟，利用multisim仿真软件独立完成“硬件电路”的设计，并通过仿真得到论证；结合电子CAD软件独立设计、制作数字时钟PCB板，然后再在电子实训室中进行硬件电路的装接与调试，设计出真正的计数器为止。项目设计任务书完成产品制作的准备工作——计数器的应用任务一简单二进制计数器应用任务二简单十进制计数器应用任务三设计制作复杂进制计数器任务四在虚拟实验室完成数字时钟设计与仿真本次课重点集成计数器74160、74162的应用（掌握）利用集成计数器74160/1/2/3设计不同进制的计数器本次课任务任务二简单十进制计数器应用任务三设计制作复杂进制计数器子任务1、总结74160的功能表；子任务2、利用74LS160设计制作不同进制的计数器。任务二：十进制计数器实现10进制计数器的工作原理：4位二进制加法计数器从0000到1001计数。当第十个计数脉冲CP到来后，计数器变为1010状态瞬间，要求计数器返回到0000。当计数器变为0000状态后，RD又迅速由0变为1状态，清零信号消失，可以重新开始计数。计数器十进制计数器8421码十进制加法计数器计数规律Q0Q1Q2Q3计数器状态计数顺序10019000181110701106101050010411003010021000100001000000十进制计数器一、集成十进制同步加法计数器74160和74162集成十进制同步加法计数器74160的引脚排列图、逻辑功能示意图与74161相同，不同的是，74160是十进制同步加法计数器，而74161是4位二进制（16进制）同步加法计数器。此外，74160和74162的区别是，74160采用的是异步清零方式，而74162采用的是同步清零方式。十进制计数器74LS160CPQ0Q1Q2Q3COD074LS162CTTCTPCRLDD1D2D3CRLD1.74160和74162的功能图正如“161”与“163”一样，“160”与“162”的差别是：“160”为异步置0，“162”为同步置0；“160”与“162”的管脚以及其他功能完全相同。十进制计数器CT74LS160(162)与CT74LS161(163)有何不同？十进制计数器74LS160(162)与二进制计数器74LS161(163)比较74LS160CPQ0Q1Q2Q3COD074LS162CTTCTPCRLDD1D2D3CRLD74LS161CPQ0Q1Q2Q3COD074LS163CTTCTPCRLDD1D2D3CRLD◆逻辑符号形式一样。◆输入端用法一样。◆“160(162)”输出1位8421BCD码；“161(163)”输出4位二进制数。十进制计数器利用multisim仿真软件演示集成十进制同步加法计数器74LS160的各引脚功能，解决如下问题（子任务1）：1、熟悉并掌握74160的各个引脚功能2、总结74160的状态表（1分）3、总结74160的时序图（2分）4、总结74160的功能表（2分）十进制计数器？？1、74LS160(162)的状态表00001010019000181110701106101050010411003010021000100000Q0Q1Q2Q3计数器状态计数顺序00001611111501111410111300111211011101011010019000181110701106101050010411003010021000100000Q0Q1Q2Q3计数器状态计数顺序74LS161(163)的计数态序表2、74160的时序波形图设初态为Q3Q2Q1Q0=0000。3、总结74160的功能表清零CPCRLDCTPCTT逻辑功能×0×××置数计数保持保持1111↑↑10×××110××11×0[例3]试用74LS160构成七进制计数器。解：①写出SN的二进制代码②写出反馈置数函数③画电路图S7=0111CR=Q2Q1Q0方法之一：利用异步清0功能实现。74LS160Q0Q1Q2Q3COD0CTTCTPCRLDD1D2D3CP1&1××××二、集成计数器74160和74162的应用方法之二：利用同步置数功能实现。①写出S7-1的二进制代码②写出反馈置数函数③画电路图S7-1=S6=0110LD=Q2Q1CT74LS160Q0Q1Q2Q3COD0CTTCTPCRLDD1D2D3CP1&1方案1：设计数器从Q3Q2Q1Q0=0000状态开始计数，因此，取D3D2D1D0=0000。方案2：用“160”的后七个状态0011~1001实现七进制计数。0000010110019000018011107001106010105000104011003001002010001000000COQ0Q1Q2Q3进位输出计数器状态计数顺序也可取D3D2D1D0=0011LD=COCO=Q3Q0取D3D2D1D0=0011LD=Q3Q0取D3D2D1D0=0011，LD=COCT74LS160Q0Q1Q2Q3COD0CTTCTPCRLDD1D2D3CP1111100方案2：用“160”的后七个状态0011~1001实现七进制计数。(1)利用74LS162设计实现七进制计数器；（5分）(2)用74LS160可以实现十二进制计数器吗？（1分）(3)用74LS161能否实现十二进制计数器？（1分）子任务2讨论总结(1)利用同步置数功能构成N进制计数器时，74LS160~163的用法相同。利用清0功能构成N进制计数器时，需注意74LS160(161)为异步清0，74LS162(163)为同步清0，因此确定反馈函数的计数状态不同。(2)利用反馈清0或反馈置数法只能实现模N小于计数器模M的N进制计数器。（3）74LS160(162)输出的是8421BCD码，其最大模为10。74LS161(163)输出的是4位二进制码，其最大模为16。1、利用多片74LS160/1/2/3设计制作复杂进制计数器；N进制计数器任务三：利用计数器的清零端和置数端实现归零，从而构成按自然态序进行计数的N进制计数器的方法。利用反馈法实现N进制计数器计数的最大数目称为计数器的“模”，用M表示。模也称为计数长度或计数容量。N进制计数器计数规律举例具有5个独立的状态，计满5个计数脉冲后，电路状态自动进入循环。故为五进制计数器。Q0Q1Q2计数状态计数顺序000500141103010210010000假定已有的是M进制计数器，而需要得到N进制计数器。1.当M=N时，直接采用现有的M进制计数器；2.当MN时，用一片M进制计数器反馈实现；3.当MN时，用多片M进制计数器串接级联加反馈实现。一．当MN时：必须将多片计数器级联。1）整体清“0”法或整体置数法基本思路：先将n片计数器级联组成Mn（MnN）进制计数器，计满N个状态后，采用整体清“0”或整体置数法实现M进制计数器。2）分解法基本思路：将N=N1×N2×…Nn，其中N1、N2、…Nn均不大于M，则用n片计数器分别组成N1、N2、…Nn进制的计数器，然后级联即可构成N进制计数器。芯片级联的方式：①串行进位方式：以低位片的进位输出信号C作为高位片的时钟输入信号CP。②并行进位方式：以低位片的进位输出信号C作为高位片的工作状态控制信号EP和ET。[例4]试用74160组成百进制计数器。Q0Q1Q2Q3CLDRDD0D1D2D3EPETCPCP11７４１６０进位输出Q0Q1Q2Q3CLDRDD0D1D2D3EPETCP1７４１６０11串行进位方式（异步计数器）结合74160的功能表和时序图解决如下问题：1、串行进位的理论依据。2、确定哪个是个位计数器，哪个是十位计数器？（1分）3、级联时为什么要加非门？（2分）74160功能表清零预置时钟CRLDCPCTPCTTD3D2D1D0Q3Q2Q1Q00××××××××0000异步清零10↑××D3D2D1D0D3D2D1D0同步预置11×0×××××数据保持11××0××××数据保持11↑11××××加法计数工作模式保持保持（C=0）计数使能预置数据输入输出进位输出Q0Q1Q2Q3CLDRDD0D1D2D3EPETCP1７４１６０Q0Q1Q2Q3CLDRDD0D1D2D3EPETCPCP11７４１６０并行进位方式（同步计数器）结合74160的功能表和时序图解决如下问题：1、并行进位的理论依据。2、确定哪个是个位计数器，哪个是十位计数器？（1分）3、与串行进位比较，级联连线有哪些不同？（1分）将例4图中的“160”换成“161”，则构成几进制计数器？（2分）CPCOD0CTTCTPCRLDD1D2D3Q0低Q1低Q2低Q3低11CT74LS161(低位)1××××COD0CTTCTPCRLDD1D2D3Q0高Q1高Q2高Q3高1CT74LS161(高位)1××××计数输入讨论【设计】：试用两片74160实现54进制计数器。（5分）解：M=54，74160是具有异步清零、同步置数的十进制计数器。整体置数法计数：0～53。5301010011Q3Q2Q1Q0进位输出Q0Q1Q2Q3CLDRDD0D1D2D3EPETCP1７４１６０Q0Q1Q2Q3CLDRDD0D1D2D3EPETCPCP11７４１６０&小结74160是十进制同步加法计数器，具有计数、保持、同步置数、异步清0功能。74162是十进制同步加法计数器，具有计数、保持、同步置数、同步清0功能。当MN时，用多片M进制计数器串接级联加反馈实现N进制计数器。注意多片芯片级联时的并行进位和串行进位。