四位十进制计数器verilog_同步集成电路计数器 || 74161 74163 74160 || 同步级联 异步级联 || 数电...

同步集成电路计数器 || 74161 74163 74160 || 同步级联 异步级联 || 数电

TTL器件和CMOS器件的工作电压和输入输出接口参数会有差别。

上面图中，各式76161虽然型号不同，但是逻辑功能都是相同的，后面统称74161。

1. 4位同步二进制计数器74161

74161的功能有4个：

• 异步清零
• 同步置数
• 保持
• 同步计数

其逻辑图和功能表如下图所示，

• (CLR非)是异步清零端
• (LD非)是同步置数控制端
• ENT和ENP是计数控制端
• CLK用作时钟信号输入端
• D0D1D2D3用作4位预置数据输入
• Q0Q1Q2Q3表示四位计数器的状态
• RCO为计数器进位输出端

逻辑符号内部有一些标识符，他们有特定的含义。

例如，和异步清零端(CLR非)对应的内部标识符为CT=0，其中CT是英文counter的缩写。这个标识符表示，在这个输入端施加有效电平，将使计数器清零，也就是使状态Q3Q2Q1Q0变成0000。我们可以看到，这个输入端标有一个三角符号，它表示这个输入端的有效电平是低电平。也就是说，(CLR非)为低电平0时，计数器将清零。

再一例，和输出端RCO对应的标识符为3CT=15，其中CT=15表示当计数器的状态Q3Q2Q1Q0=1111，即十进制数15时，RCO将变成高电平1。其中3表示RCO的输出逻辑电平受其它带有数字3的标识符所对应的输入端信号的影响。我们可以找到，代表舒服带有数字3的标识符为G3，对应输入端ENT，表明计数控制端ENT对进位输出RCO有影响。

此外，为了画图方便，我们经常使用右边所示的逻辑符号传统画法。

2. 4位同步二进制计数器74163

74163的逻辑符号与功能分别如图所示和如表所示。

乍一看，好像和刚刚介绍过的74161没什么区别。

他们确实非常相像，差别在于逻辑符号左边的第一个输入信号。也就是(CLR非的清零方式)。

异步清零端(CLR非)对应的内部标识符为5CT=0而不是CT=0。

根据之前的介绍，由于带数字5的是C5，其对应的输入引脚是时钟CLK，因此我们会想到74163的清零信号必然受到时钟CLK的影响。

从74163功能表的第一行我们可以发现，低电平有效的清零信号(CLR非)必须由时钟CLK的上升沿触发，才能起到清零左作用。因此我们把这种清零方式称为同步清零。

至此，我们可以说74163和74161的唯一差别在于清零方式。

74161采用异步清零，而74163采用同步清零，其它的工作过程是相同的。

在数字集成电路中，大部分的触发器、计数器和后面要学习的寄存器、移位寄存器大都采用异步清零的方式。

3. 十进制同步计数器74160

和前面学过的4位二进制计数器74161相比，74160工作模式是一样的。

• 异步清零
• 同步置数
• 保持
• 同步计数

唯一的差别是计数的状态转换图不同。

下图是74160的逻辑符号、简化符号和功能表。

输出端RCO对应的标识符为3CT=9，其中CT=9表示当计数器的状态Q3Q2Q1Q0=101，即十进制数9时，RCO将变成高电平1。

下面我们看到的是74160的状态转换图，由于下面的10个状态和8421BCD码是一一对应的，因此74160也被称为8421BCD码计数器。

2. 计数器的级联

2.1 异步级联

异步级联会导致工作频率的下降。

2.2 同步级联

下图接法被称作同步级联，因为两片74160的时钟输入端被连接到了一起，它们可以在统一的时钟脉冲下同步地工作。

同步级联利用ENT和ENP端来实现。

下图介绍工作原理。

计数器(1)的计数控制端ENT=1、ENP=1，因此计数器(1)工作在同步计数模式，也就是在时钟信号CLK作用下进行加法计数。

而计数器(2)的计数控制端ENT和ENP受控于计数器(1)的进位输出端RCO(1)，因此计数器(2)能否工作在计数模式，取决于RCO(1)的电平。当RCO(1)=1时，计数器(2)工作在同步计数模式，也就是在时钟信号CLK作用下进行加法计数；当RCO(1)=0时，计数器(2)工作在保持模式，即不管有无时钟脉冲，计数器(2)保持状态不变。

计数器配合BCD译码器可以通过数码管显示出计数状态。

由于同步级联计数器的性能优于异步级联，因此推荐使用同步级联的方法。

丢题目，

视频：MOOC-数字逻辑电路-第9单元 时序逻辑功能-同步集成电路计数器