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,J、K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J、K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J、K端的逻辑关系式
先清零使初始状态,这时各J、K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 |