数字电路及其应用(十六)

六、计数器
　　
　　在数字电路中，计数器属于时序电路，它主要由具有记忆功能的触发器构成。计数器不仅仅用来记录脉冲的个数，还大量用作分频、程序控制及逻辑控制等，在计算机及各种数字仪表中，都得到了广泛的应用。在CMOS电路系列产品中，计数器是用量最大、品种很多的产品。
　　
　　1计数器IC的输出方式。计数器IC是一种单端输入、多端输出的记忆器件，它能记住有多少个时钟脉冲送到输入端、而在输出端又以不同的状态来表示，这就构成了不同的输出方式。这种不同的输出方式为用户提供了多种用途，给使用带来极大的方便。以下介绍计数器IC输出的几种常用方式。
　　
　　（1）单端输入十进制计数/7段译码输出。这种输出方式通常用于计数显示，它把输入脉冲数直接译成7段码供数码管显示0～9的数，如图57所示。图57中的IC是CD4033，从IC的时钟端CP1脚输入脉冲数，其输出端可直接带动LED数码管显示输入脉冲个数。该电路的显示也可用于荧光数码管，但应按荧光数码管的使用加接电源。
　　
　　（2）单端输入BCD码输出。图58是一种单端输入、BCD码输出的计数器电路。该电路可对外控制10路信号，具体用途请参看本连载（九）、（十）中的介绍。CD4518和CD4520是一对姊妹产品，CD4518是采用二/十进制的BCD，而CD4520则是二进制码，它们除了这点不同外，其余都完全相同。所以在图58中，若把CD4518换成CD4520时（管脚接法不变），则其输出为二进制码，共有16种状态，可对外控制16路信号。
　　
　　（3）单端输入/分配器输出。图59是IC CD4017的单端输入十进制计数、分配输出电路。计数状态由CD4017的十个译码输出端Y0～Y9显示。每个输出状态都与输入计数器的时钟脉冲的个数相对应。例如：若输入了6个脉冲，则输出端Y5应为高电平，其余输出端为低电平（条件：从零开始计数）。CD4017仍有两个时钟端CP和EN，若用时钟脉冲的上沿计数，则信号从CP端输入；若用下降沿计数，则信号从EN端输入。设置两个时钟端是为了级联方便。CD4017与CD4022是一对姊妹产品，主要区别是CD4022是八进制的，所以译码输出仅有Y0～Y7，每输入8个脉冲周期，就可得到一个进位输出，它们的管脚相同，不过CD4022的6、9脚是空脚。有关CD4017的应用，各电子报刊均有过介绍。
　　
　　（4）多位二进制输出串行计数器。常用的IC有CD4024、CD4040和CD4060，它们分别是7、12和14位的串行计数/分配器。它们都具有相同的电路结构和功能，都是由T型触发器组成的二进制计数器。不同的是它们的位数不同。多位二进制计数器主要用于分频和定时，使用极其简单和方便。
　　图60是以CD4024为代表的7位二进制串行计数器/分配器电路图，其特点是IC内部有7个计数级，每个计数级均有输出端子，即Q1～Q7。CD4024计数工作时，Q1是CP脉冲的二分频；Q2又是Q1输出的二分频……，所以有频率fQ7=  fcp。CD4024也可扩展更多的分频。CD4024的真值表如上表所示，由表可知，清零端Cr加“1”电平时，各输出端都清零；电路正常工作条件是Cr加零电平，当CP脉冲下降沿时，CD4024作增量计数。            

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