1 、计数器的逻辑功能 计数器的基本功能是对输入时钟脉冲进行计数。它广泛用于计数、分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列及进行数字运算等等。工作特点： 在时钟信号的不断作用下，电路的状态将按一定的顺序循环变化。因此，可以用电路的不同状态表示已经输入的时钟脉冲数目。

把计数循环的状态数称为计数器的“模”数。把计数器能计到的最大数值称为计数器的计数容量。

6.3.3 计 数 器

•同步计数器

•异步计数器

加计数器减计数器可逆计数器

二进制计数器非二进制计数器 十进制计数器

任意进制计数器

加计数器减计数器可逆计数器

二进制计数器非二进制计数器 十进制计数器

任意进制计数器

……

……

2 、计数器的分类•按时钟脉冲输入方式，分为同步和异步计数器•按进位体制，分为二进制、十进制和任意进制计数器•按逻辑功能，分为加法、减法和可逆计数器

异步计数器：（ 1 ）由 T 触发器组成，且 T=1 ；（ 2 ）若使用上升沿触发的触发器，则：

)3,2,1('1

0

iQCLK

CLKCLK

ii

1 、异步二进制加法计数器：

2 、异步二进制减法计数器：（ 1 ）由 T 触发器组成，且 T=1 ；（ 2 ）若使用上升沿触发的触发器，则：

)3,2,1(1

0

iQCLKCLKCLK

ii

异步计数器的优缺点：优点：电路结构简单；缺点：（ 1 ）工作速度很慢；（ 2 ）由于各个触发器的动作时间有先有后，在将电路状态译码时容易产生尖峰脉冲噪声（即竞争 - 冒险现象）。

000 001 010 011

100101110111

Q2Q1Q0

加法计数器

000 001 010 011

100101110111减法计数器

1 、同步二进制加法计数器：（ 1 ）由 T 触发器组成，可以是上升沿触发的也可以是下降沿触发的。（ 2） 0121

0 ,1QQQQT

T

iii

同步计数器：

进位输出端 C = Q0Q1Q2Q3

CP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Q2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0

Q0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0

Q1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0

Q3 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0

结论 :

CPQ ff21

0 CPQ ff

41

1 CPQ ff

81

2

计数器的功能：不仅可以计数也可作为分频器。CPQ ff

161

3

四位二进制加法计数器时序图：

C

十六进制计数器：由于每输入 16 个计数输入脉冲，在 C 端就产生一个进位输出脉冲。

2 、同步二进制减法计数器：（ 1 ）由 T 触发器组成，可以是上升沿触发的也可以是下降沿触发的。

（ 2） '0

'1

'2

'1

0 ,1

QQQQT

T

iii

'3

'2

'1

'0 QQQQB 借位输出端

3 、同步十进制加法计数器：10 T

301 QQT

102 QQT

302103 QQQQQT

C = Q0Q3

电路能自启动

同步十进制加计数器的时序图 :

C

思考：十进制减法计数器的状态转换图和时序图是怎样的？

常用的 MSI 计数器芯片 :

型号 功能简介74160 同步 8421BCD 码加法计数器，同步预置，异步清零74161 同步 4 位二进制加法计数器，同步预置，异步清零74162 同步 8421BCD 码加法计数器，同步预置，同步清零74163 同步 4 位二进制加法计数器，同步预置，同步清零74190 同步 8421BCD 码可逆计数器，异步预置，无清零端74191 同步 4 位二进制可逆计数器，异步预置，无清零端74192 同步 8421BCD 码双时钟可逆计数器，异步预置，异步清零74193 同步 4 位二进制双时钟可逆计数器，异步预置，异步清零7490 异步二— 五进制计数器，异步预置，异步清零

型号 功能简介7493 异步二— 八进制计数器，无预置端，异步清零

74390 异步二— 五进制计数器，无预置端，异步清零4516 同步 4 位二进制可逆计数器，异步预置，异步复位4526 同步 4 位二进制减法计数器，异步预置，异步复位4510 同步 8421BCD 码可逆计数器，异步预置，异步复位4518 双 BCD 码加法计数器，无预置端，异步清零4522 可预置 BCD1/N 计数器，异步预置，异步复位4040 12 级二进制脉冲计数器4060 14 级二进制脉冲计数器，附加振荡电路，异步清零

常用的 MSI 计数器芯片 :

典型集成计数器

加法计数11 11

保持（ C=0 ）0X 11X

保持10 11X

同步预置数XX 01

同步置 零XXX0

工作模式ETEPDLRCLK

1 、同步四位二进制（十六进制）加法计数器 SN74163

74163 的主要功能◆ 同步清零功能

◆ 同步并行置数功能 ◆ 同步二进制加法计数器◆ 保持功能

当 R’=0 且 CLK 的到来时，无论其他输入端为何状态， Q3

Q2Q1Q0=0000 。当 R’=1 、 LD’=0 且 CLK↑ 时， Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0 。

当 R’=LD’=EP=ET=1 时，在 CLK 的作用下 Q3Q2Q1Q0 按 4 位二进制加法的计数规则计数。当 R’=LD’=1 、 EP• ET=0 时， Q3Q2Q1Q0 保持不变。◆ 进位信号 C

只有在 ET=1 且 Q3Q2Q1Q0=1111 时， C=1 ，表明下一个 CLK 上升沿到来时将会有进位产生。

C= ET·Q3Q2Q1Q0

××××

1CLK

Q0 Q1 Q2 Q3

D0 D1 D2 D3

74163 CP

EP

ET

CLD

RD 1

11

计数

0000 0001 010000110010

1010 1001 1000

011101100101

1111 1110 1101 1100 1011

Q3Q2Q1Q0

实现二进制加法计数功能：

2 、同步十进制加法计数器 SN74160

加法计数11 11

保持（ C=0 ）0X 11X

保持10 11X

同步预置数XX 01

异步置 零XXX0X

工作模式ETEPDLRCLK

注：逻辑符号和引脚排列与 74163 完全相同

小 结

作 业补充：查阅集成手册看懂 74LS191 、 74LS190 的逻辑功能。

掌握计数器的分类及特点。 掌握集成计数器 74LS163 、 74LS160 的逻辑功能。