十进制计数器的工作原理

二进制编码的十进制是一个串行数字计数器,可计数十位数字,它会为每个新的时钟输入重置。由于它可以通过10种独特的输出组合,因此也被称为“十进制(bcd)计数器”。十进制计数器可以计数0000、0001、0010、1000、1001、1010、1011、1110、1111、0000和0001等。
4位二进制计数器将跳过16(24)个输出中的任何六个输出而作为十进制计数器。有一些用于十进制计数器的ic,可以在电子电路中随时使用,例如74ls90,它是一种异步十进制计数器,其电路图如下图所示:
上图显示了使用jk触发器构建的十进制计数器。j输出和k输出连接到逻辑1,每个触发器的时钟输入连接到下一个触发器的输出,除了最后一个触发器。与非门的输出与所有触发器的清零输入“clr”并联。此纹波计数器最多可计数16,即24。
工作原理
当十进制计数器处于rest状态时,计数等于0000,这是计数器周期的第一阶段。当将时钟信号输入连接到计数器电路时,电路将对二进制序列进行计数。第一个时钟脉冲可以使电路计数到9(1001),下一个时钟脉冲前进到计数10 (1010)。
然后端口x1和x3将为高电平。众所周知,对于高输入,与非门输出将是低的。与非门输出连接到clr输入,因此它重置十进制计数器中的所有触发器级,这意味着计数9之后的脉冲将再次从计数0开始计数。
真值表
十进制计数器的真值表如下图所示:
上表描述了十进制计数器的计数操作,它表示输入脉冲的十进制计数的电路计数。当计数达到10 (1010) 时,与非门输出为零。计数由与非门x1和x3的输入解码。计数10后,逻辑门nand将触发其输出从1到0,并重置所有触发器。
状态图
十进制计数器的状态图如下所示:
通过观察十进制计数器电路图,可以发现它有四个阶段,其中每个阶段都有一个触发器。因此它能够计算16位或16种潜在状态,其中仅使用了10个。计数从0000(0)到1001(9),然后与非门将复位电路。
多个计数器串联连接,可以计数到任何所需的数字。计数器电路可以计数的数字称为“mod”或“modulus”。如果计数器在计数n位后自行复位,则称为“mod- n计数器”或“modulo-n计数器”,其中n是整数。
mod n计数器可以从0计算到2n-1。目前有几种类型的计数器可用,如mod 4计数器、mod 8计数器、mod 16计数器和mod 5计数器等。
常用的十进制计数器ic
4017b和7049是设计十进制计数器最常用的ic,下面列出了用于十进制计数器的其它常用集成电路 (ic) 及其用途:
74ls90十进制计数器ic
ic 74ls90是用来设计十进制计数器的最常用芯片之一,其符号如下:
引脚配置及说明如下:
工作过程如下:
74ls90是一个简单的计数器,可以从0到9计数。由于它是一个4位二进制十进制计数器,它有4个输出端口qa、qb、qc和qd。当计数达到10时,二进制输出每次复位为 0 (0000),另一个脉冲从引脚9开始。ic 7490的mod通过更改reset引脚r1、r2、r3、r4来进行设置。
如果r1和r2中的任何一个为高电平或r3和r4接地,计数器会将所有输出qa、qb、qc和qd重置为0。如果引脚r3和r4为高电平,则qa、qb、qc和qd上的计数为1001。
正如之前所说的,可以通过连接更多的ic n系列来增加十进制计数器的计数能力,例如可以用两个串联的7490 ic数到99。这款7490 ic内置了除以2和除以5的计数器。
74ls90还可以通过连接时钟输入2和qa,将所有剩余引脚连接到地,并将脉冲输入提供给1来用作除以10计数器。它可以通过在输入1处提供脉冲,将复位引脚r3和r4接地,并将qa与输入2连接来用作除以6计数器。
此外,7490 ic可以像双五进制计数器一样工作,用于以4位二进制数的形式存储十进制数字。
4017 cmos十进制计数器
4017 cmos十进制计数器ic符号如下:
引脚配置及说明如下:
频率计数中的十进制计数器
众所周知,二进制计数器可用于设计频率计数器。不过,在下图中,小编使用了十进制计数器(由jk触发器设计)给出频率计数器的电路设计图:
波段示意图:
为了计算未知计数器的频率,这里将未知频率馈送到一个输入端,并将采样脉冲馈送到与门的另一个输入端。当采样脉冲为高电平时,允许输入信号传送到计数器,否则不允许输入低电平采样脉冲。
未知信号的频率由计数除以采样时间间隔给出。与门的第三个输入由jk触发器给出,用于保存产生的输出或计数器的结果。当jk触发器的输入和采样脉冲均为高电平时,输出到达计数器。对于jk触发器的每个上升沿,计数器将由一个单次多谐振荡器通过向其发送一个脉冲来复位。
主要应用
十进制(bcd)计数器的主要优势和应用包括:
时钟生成
时钟分频
集成振荡器
低功耗cmos
ttl兼容输入
应用在频率计数电路中
总结
众所周知,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。十进制计数器以二进制的形式来表示具体的十进制的数,可以计数0000、0001、0010、1000、1001、1010、1011、1110、1111、0000和0001等。在电子电路中,十进制计数器的应用领域非常的广泛。

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