计数器

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计数器的用途相当广泛，不仅可用于统计输入脉冲的个数，还可作分频器、节拍发生器等。计数器有多种分类方式。从计数器内部各触发器间的动作关系，可分为同步计数器和异步计数器；从计数状态的循环周期，可分成不同模数的计数器，如模2(二进制)和模10(十进制)计数器等；从计数状态的转换次序，又可分为加法计数、减法计数和可逆计数等。

对计数电路的分析，可先由所给逻辑电路写出各触发器控制端的逻辑表达式。如图8．3－55a)所示电路，各触发器控制端的逻辑表达式为

a)同步十进制加法计数器 b)异步五进制加法计数器

计数电路的设计有很多方法，可以根据要求用触发器组成，有时也可采用中规模组件连接而成。利用触发器设计计数电路，因同步计数电路中各触发器同时动作，从而动作速度比异步计数电路快。下面举例说明同步计数电路的一般设计方法。例如数字控制装置中常用的步进电动机有ABC三个绕组，电机运行时要求绕组以A→AB→B→Bc→c→CA顺序循环通电，为设计满足这一控制要求的计数电路时，其设计步骤如下：

❶ 根据要求确定计数器模数和所需触发器的个数。这里电机通电顺序共六步，所以计数电路应包括六个状态，至少需要三个触发器。

❷ 确定触发器类型。最常用的是J－K或D触发器，这里选用J－K触发器。

❸ 列状态转换表。假设用三个触发器的输出端Q_A、Q_B、Q_c分别控制电机的三个绕组A、B、C，并以1状态表示通电，以0状态表示不通电，据此可得出各触发器状态转换过程，见表8．3－52。

表8．3－52 计数控制电路触发器状态转换过程

❻ 根据逻辑表达式，画出计数电路图，如图8．3－58所示。

❼ 对未利用状态进行校验，以确定所设计的计数器能否自起动。

利用中规模计数器组件构成计数电路的方法，有反馈置零法、反馈预置数法、综合因子法等．图8．3－59所示电路，是两片74LS90分别按8421码十进制计数方法连接，利用反馈置零法，实现二十四进制加法计数功能的。其中74LS90(1)为个位，74LS90(2)为十位。计数脉冲由个位片的C_A送入，十位片的计数脉冲由个位片的高位输出提供。当两片计数值为24时，将Q_B2和Q_c1的状态分别反馈到组件的两清零端，使两片的R₀₍₁₎=R₀₍₂₎=1，强迫计数器清0，从而完成一个计数循环。

国产TTL计数器系列的主要性能参数见表8．3－53。

表8．3－53 国产TTL计数器系列品种

注：表中所列P_D和f_max的数值为典型规范值。