第三章一位及多位計數/鎖存/譯碼/驅動器數字化測量技術省級精品課數字化測量課件第三章一位及多位計數/鎖存/譯碼/驅動器數字化測量課件1授課內容綜述典型產品分類雙BCD同步加法計數器應用舉例授課內容綜述2綜述計數器能對輸入脈沖進行計數，完成計數、分頻、數控、數據處理等功能鎖存器對數據進行鎖存或選通譯碼器則是進行碼制變換，將一種數碼轉換成另一種數碼驅動器可驅動各種數字顯示器計數器鎖存器譯碼器驅動器顯示器LEDLCD綜述計數器能對輸入脈沖進行計數，完成計數、分頻、數控3LED指示燈驅動原理LED指示燈驅動原理4LED數碼管驅動原理LED數碼管驅動原理5LED數碼管段碼

共陰極數碼管段碼構成abcdefgdp“0”：11111100“1”：01100000LED數碼管段碼共陰極數碼管段碼構成6計數器典型產品分類基本原理:

是計算輸入信號中脈沖的數目。它用電路的不同狀態來表示輸入脈沖的個數，計數器所能計算的脈沖數目的最大值（即電路所能表示狀態數目的最大值）稱為模。構成：計數器是由觸發器和邏輯控制電路構成的時序電路，分類：根據觸發器的級聯方式可分為同步計數器（速度快，工作頻率高，電路復雜）和異步計數器（速度低，工作頻率低，電路簡單）異步計數器：CD4020，CD4024，CD4060同步計數器加計數：CD4518，CD4520減計數（可預置）：MC14522，CD4526加計數（可預置）：CD40160，CD40161加/減計數（可預置）：CD4510，CD40192計數/分配器：CD4017，CD4022計數器

計數器典型產品分類基本原理:是計算輸入信號中脈沖的數目。它7計數器典型產品分類異步計數器：計數脈沖只加到部分觸發器的時鐘脈沖輸入端上，而其它觸發器的觸發信號則由電路內部提供，應翻轉的觸發器狀態更新有先有后的計數器，稱作異步計數器。同步計數器：計數脈沖同時加到所有觸發器的時鐘信號輸入端，使應翻轉的觸發器同時翻轉的計數器，稱作同步計數器。異步同步1DQC1/Q1DQC1/Q=1計數器典型產品分類異步計數器：計數脈沖只加到部分觸發器的時鐘8計數器典型產品分類按計數進制分二進制計數器：按二進制數運算規律進行計數的電路稱作二進制計數器。十進制計數器：按十進制數運算規律進行計數的電路稱作十進制計數器。任意進制計數器：二進制計數器和十進制計數器之外的其它進制計數器統稱為任意進制計數器。二進制計數器是結構最簡單的計數器，但應用很廣。計數器典型產品分類按計數進制分二進制計數器是結構最簡單的計數9計數器典型產品分類按數字的增減分加法計數器：隨著計數脈沖的輸入作遞增計數的電路稱作加法計數器。減法計數器：隨著計數脈沖的輸入作遞減計數的電路稱作減法計數器。加/減計數器：在加/減控制信號作用下，可遞增計數，也可遞減計數的電路，稱作加/減計數器，又稱可逆計數器。(1)二進制計數器是計數器的模N等于2n的計數器；(2)任意進制計數器是計數器的模N不等于2n的計數器。

計數器典型產品分類按數字的增減分(1)二進制計數器是10譯碼器典型產品分類種類名稱典型產品譯碼器BCD碼-十進制數譯碼器CD4028十進制數-BCD碼編碼器CD401474線-16線譯碼器CD4514，CD4515譯碼/驅動器BCD碼-鎖存/7段譯碼/LED驅動器CD4511，MC14513BCD碼-鎖存/7段譯碼/LCD驅動器MC14543，MC14544計數/譯碼/驅動器十進制計數/譯碼/驅動器CD4026，CD4033十進制可逆計數/鎖存/譯碼/驅動器CD40110多位譯碼/驅動器4位譯碼/LED驅動器ICM72124位譯碼/LCD驅動器ICM72118位譯碼/LED驅動器MAX7219譯碼器典型產品分類種類名稱典型產品譯碼11雙BCD同步加法計數器CD4518的引腳說明：CD4518是常用的計數器電路，內部包含兩個二-十進制同步加法計數器。CP：時鐘輸入端，上升沿觸發（EN=1）EN：時鐘輸入端，下降沿觸發（CP=0）R：復位端，高電平時，計數器=0Q4~Q1：計數值輸出端，十進制UDD：正電源輸入端（3V~+15V）USS：電源參考地雙BCD同步加法計數器CD4518的引腳說明：CD451812雙BCD同步加法計數器CD4518的內部框圖：雙BCD同步加法計數器CD4518的內部框圖：13雙BCD同步加法計數器CD4518的真值表：雙BCD同步加法計數器CD4518的真值表：14雙BCD同步加法計數器CD4518的內部功能圖：Q1=1Q4=0Q1=1Q2=1Q1=1Q3=1Q2=1Q4=1T觸發器雙BCD同步加法計數器CD4518的內部功能圖：Q1=1Q15雙BCD同步加法計數器CD4518的工作原理：Q1的翻轉條件是有效的計數脈沖沿雙BCD同步加法計數器CD4518的工作原理：Q1的翻轉條16雙BCD同步加法計數器CD4518的工作原理：Q2的翻轉條件是有效的計數脈沖沿且Q1=1雙BCD同步加法計數器CD4518的工作原理：Q2的翻轉條17雙BCD同步加法計數器CD4518的工作原理：Q3的翻轉條件是有效的計數脈沖沿且Q1=1、Q2=1雙BCD同步加法計數器CD4518的工作原理：Q3的翻轉條18雙BCD同步加法計數器CD4518的工作原理：Q4的翻轉條件是有效的計數脈沖沿且Q1=1、Q2=1、Q3=1有效的計數脈沖沿或Q4=1雙BCD同步加法計數器CD4518的工作原理：Q4的翻轉條19CD4518的DC電氣特性CD4518的DC電氣特性20CD4518的交流電氣特性傳輸延遲時間

上升，下降時間

輸出轉換時間最小低、高脈沖寬度

輸入電容

CD4518的交流電氣特性傳輸延遲時間上升，下降時間輸出21CD4518的應用多級串行計數CD4518的應用多級串行計數22CD4518的應用指輪開關應接計數器的輸出端。隔離二極管VD4～VD1的負極分別接Q4～Q1端。該電路可等效于一個四端與門。僅當計數值與設定值相符時才能輸出符合信號，最終完成譯碼功能。與指輪開關組成譯碼電路

CD4518的應用指輪開關應接計數器的輸出端。與指輪開關組23計數器產品天津太陽精儀科技有限公司QJT9計時器計數器產品天津太陽精儀科技有限公司QJT9計時器24計數器產品上海寅創工控系統科技有限公司的KCN-6SR-C計數器計數器產品上海寅創工控系統科技有限公司的KCN-6SR-C計25第三節可編程計數器綜述MC14522的工作原理可編程分頻器的電路設計

第三節可編程計數器綜述26綜述可編程計數器亦稱可預置1/N計數器。它具有兩種功能：第一、完成可編程減法運算；第二、完成1/N計數或分頻（相當于做除法）。綜述可編程計數器亦稱可預置1/N計數器。27MC14522的工作原理UDD：正電源輸入引腳USS：電源參考地R：復位引腳=1復位CP：時鐘脈沖輸入端↑有效(/EN=0)PE：預置允許端=1置數Q4~Q1：BCD碼輸出端D4~D1：預置數輸入端OC：全零信號輸出端

計數器=0且CF=1時，OC=1

其它時為0CF：級聯反饋端

全零信號輸出允許端=1允許/EN：時鐘允許端0允許可作為↓時鐘輸入（CP=1)MC14522的工作原理UDD：正電源輸入引腳USS：電28MC14522的邏輯圖MC14522的邏輯圖29MC14522的功能表異步復位減計數禁止減計數MC14522的功能表異步減計數減計數30MC14522的工作原理MC14522邏輯控制關系如下：①R端享有第一優先權，只要R＝1，不管其他輸入端狀態如何，計數器立即復位。②PE端享有第二優先權，只要R＝0且PE＝1，就完成置數功能。③僅當R＝0（不復位）、PE＝0（也不置數）時，CP端的時鐘脈沖才起作用。MC14522的工作原理MC14522邏輯控制關系如下：31可編程分頻器的電路設計一級可編程分頻器電路設計無前級可編程分頻器的電路設計一級可編程分頻器電路設計無前級32置數電路的特點指輪開關與計數器構成置數電路時有以下特點：（1）指輪開關應接計數器的置數端D4～D1，以便將設定值置入計數器中。（2）置數端應接下拉電阻，以防止當D4～D1

端懸空時輸出電平不確定。（3）Q4～Q1端不需要接隔離二極管。（4）該電路適用于頻率合成器置數電路的特點指輪開關與計數器構成置數電路時有以下特點：33兩級可編程分頻器電路兩級可編程分頻器電路34多級循環周期可編程分頻器的設計多級級聯時應遵循以下原則：①高位計數器的OC端要接相鄰低位計數器的CF端，最高位計數器的CF端接UDD；②全部計數器的PE端要接個位計數器的OC端；③輸入信號從最低位計數器的CP端輸入；④低位計數器的Q4輸出端接相鄰高位計數器的CP端；⑤最低位（注意，不是最高位！）計數器的OC端作為整個分頻電路的輸出端。多級循環周期可編程分頻器的設計多級級聯時應遵循以下原則：35分頻系數N的表達式為：式中，N1、N2、N3…Nn分別表示個、十、百位…n位計數器的分頻系數。多級循環周期可編程分頻器分頻系數N的表達式為：多級循環周期可編程分頻器36多級循環周期可編程分頻器(百位)多級循環周期可編程分頻器(百位)37分頻過程（1）復位脈沖過后，計數器全零，個位OC＝1，又使PE＝1，于是將N1、N2分別置入個位和十位計數器中。（2）個位計數器開始做減法，每輸入一個CP脈沖計數器就減1，從N1一直減到0。因N1＝5，故需減5次。當個位計數器減成零時，由于十位OC＝0，使個位的CF＝0，因此個位OC端仍保持低電平。當第6個CP脈沖來到時，個位計數器從0直接變成9，Q4端產生正跳變，向十位計數器的CP端發出一個借位信號，從十位計數器借1，這里的1相當于個位的10；此時個位計數器已變成9，這可理解成個位剛借到的10在第6個CP脈沖來到時又被減去了1。因為N＝65，所以個位計數器需連續減56次，才能使十位計數器為0。其OC＝1，個位CF也變成1。然后再減9次，個位也為0，此時個位OC＝1。（3）個位計數器的OC＝1，又使兩個計數器的PE＝1，于是重新置入65，進入下一個減法周期。除剛開始時要復位一次，以后電路就能自動復位。分頻過程（1）復位脈沖過后，計數器全零，個位OC＝1，又使38多級循環周期可編程分頻器最后再說明幾點：第一，上述電路能周而復始地循環工作，故稱之為“循環周期”。這種電路可應用于頻率合成器中；第二，使用兩片MC14522的分頻系數范圍是1≤N≤99；使用三片則為1≤N≤999，依次類推；第三，若個位計數器的OC端不接兩個PE端，而是改接個位的EN端，再給PE端加置數脈沖，則當個位OC＝1時，EN非＝1，禁止對CP脈沖計數，分頻周期時就結束了，不能自動轉入下一周期，這就變成了單周期可編程分頻器。多級循環周期可編程分頻器最后再說明幾點：39課堂小結典型產品分類CD4518CD4522的引腳說明CD4518CD4522的內部框圖CD4518CD4522的工作原理CD4518的直流及交流電氣特性CD4518CD4522的典型應用課后作業：49頁習題三的1、2題32頁習題二的3、5題課堂小結典型產品分類40第三章一位及多位計數/鎖存/譯碼/驅動器數字化測量技術省級精品課數字化測量課件第三章一位及多位計數/鎖存/譯碼/驅動器數字化測量課件41授課內容綜述典型產品分類雙BCD同步加法計數器應用舉例授課內容綜述42綜述計數器能對輸入脈沖進行計數，完成計數、分頻、數控、數據處理等功能鎖存器對數據進行鎖存或選通譯碼器則是進行碼制變換，將一種數碼轉換成另一種數碼驅動器可驅動各種數字顯示器計數器鎖存器譯碼器驅動器顯示器LEDLCD綜述計數器能對輸入脈沖進行計數，完成計數、分頻、數控43LED指示燈驅動原理LED指示燈驅動原理44LED數碼管驅動原理LED數碼管驅動原理45LED數碼管段碼

共陰極數碼管段碼構成abcdefgdp“0”：11111100“1”：01100000LED數碼管段碼共陰極數碼管段碼構成46計數器典型產品分類基本原理:

是計算輸入信號中脈沖的數目。它用電路的不同狀態來表示輸入脈沖的個數，計數器所能計算的脈沖數目的最大值（即電路所能表示狀態數目的最大值）稱為模。構成：計數器是由觸發器和邏輯控制電路構成的時序電路，分類：根據觸發器的級聯方式可分為同步計數器（速度快，工作頻率高，電路復雜）和異步計數器（速度低，工作頻率低，電路簡單）異步計數器：CD4020，CD4024，CD4060同步計數器加計數：CD4518，CD4520減計數（可預置）：MC14522，CD4526加計數（可預置）：CD40160，CD40161加/減計數（可預置）：CD4510，CD40192計數/分配器：CD4017，CD4022計數器

計數器典型產品分類基本原理:是計算輸入信號中脈沖的數目。它47計數器典型產品分類異步計數器：計數脈沖只加到部分觸發器的時鐘脈沖輸入端上，而其它觸發器的觸發信號則由電路內部提供，應翻轉的觸發器狀態更新有先有后的計數器，稱作異步計數器。同步計數器：計數脈沖同時加到所有觸發器的時鐘信號輸入端，使應翻轉的觸發器同時翻轉的計數器，稱作同步計數器。異步同步1DQC1/Q1DQC1/Q=1計數器典型產品分類異步計數器：計數脈沖只加到部分觸發器的時鐘48計數器典型產品分類按計數進制分二進制計數器：按二進制數運算規律進行計數的電路稱作二進制計數器。十進制計數器：按十進制數運算規律進行計數的電路稱作十進制計數器。任意進制計數器：二進制計數器和十進制計數器之外的其它進制計數器統稱為任意進制計數器。二進制計數器是結構最簡單的計數器，但應用很廣。計數器典型產品分類按計數進制分二進制計數器是結構最簡單的計數49計數器典型產品分類按數字的增減分加法計數器：隨著計數脈沖的輸入作遞增計數的電路稱作加法計數器。減法計數器：隨著計數脈沖的輸入作遞減計數的電路稱作減法計數器。加/減計數器：在加/減控制信號作用下，可遞增計數，也可遞減計數的電路，稱作加/減計數器，又稱可逆計數器。(1)二進制計數器是計數器的模N等于2n的計數器；(2)任意進制計數器是計數器的模N不等于2n的計數器。

計數器典型產品分類按數字的增減分(1)二進制計數器是50譯碼器典型產品分類種類名稱典型產品譯碼器BCD碼-十進制數譯碼器CD4028十進制數-BCD碼編碼器CD401474線-16線譯碼器CD4514，CD4515譯碼/驅動器BCD碼-鎖存/7段譯碼/LED驅動器CD4511，MC14513BCD碼-鎖存/7段譯碼/LCD驅動器MC14543，MC14544計數/譯碼/驅動器十進制計數/譯碼/驅動器CD4026，CD4033十進制可逆計數/鎖存/譯碼/驅動器CD40110多位譯碼/驅動器4位譯碼/LED驅動器ICM72124位譯碼/LCD驅動器ICM72118位譯碼/LED驅動器MAX7219譯碼器典型產品分類種類名稱典型產品譯碼51雙BCD同步加法計數器CD4518的引腳說明：CD4518是常用的計數器電路，內部包含兩個二-十進制同步加法計數器。CP：時鐘輸入端，上升沿觸發（EN=1）EN：時鐘輸入端，下降沿觸發（CP=0）R：復位端，高電平時，計數器=0Q4~Q1：計數值輸出端，十進制UDD：正電源輸入端（3V~+15V）USS：電源參考地雙BCD同步加法計數器CD4518的引腳說明：CD451852雙BCD同步加法計數器CD4518的內部框圖：雙BCD同步加法計數器CD4518的內部框圖：53雙BCD同步加法計數器CD4518的真值表：雙BCD同步加法計數器CD4518的真值表：54雙BCD同步加法計數器CD4518的內部功能圖：Q1=1Q4=0Q1=1Q2=1Q1=1Q3=1Q2=1Q4=1T觸發器雙BCD同步加法計數器CD4518的內部功能圖：Q1=1Q55雙BCD同步加法計數器CD4518的工作原理：Q1的翻轉條件是有效的計數脈沖沿雙BCD同步加法計數器CD4518的工作原理：Q1的翻轉條56雙BCD同步加法計數器CD4518的工作原理：Q2的翻轉條件是有效的計數脈沖沿且Q1=1雙BCD同步加法計數器CD4518的工作原理：Q2的翻轉條57雙BCD同步加法計數器CD4518的工作原理：Q3的翻轉條件是有效的計數脈沖沿且Q1=1、Q2=1雙BCD同步加法計數器CD4518的工作原理：Q3的翻轉條58雙BCD同步加法計數器CD4518的工作原理：Q4的翻轉條件是有效的計數脈沖沿且Q1=1、Q2=1、Q3=1有效的計數脈沖沿或Q4=1雙BCD同步加法計數器CD4518的工作原理：Q4的翻轉條59CD4518的DC電氣特性CD4518的DC電氣特性60CD4518的交流電氣特性傳輸延遲時間

上升，下降時間

輸出轉換時間最小低、高脈沖寬度

輸入電容

CD4518的交流電氣特性傳輸延遲時間上升，下降時間輸出61CD4518的應用多級串行計數CD4518的應用多級串行計數62CD4518的應用指輪開關應接計數器的輸出端。隔離二極管VD4～VD1的負極分別接Q4～Q1端。該電路可等效于一個四端與門。僅當計數值與設定值相符時才能輸出符合信號，最終完成譯碼功能。與指輪開關組成譯碼電路

CD4518的應用指輪開關應接計數器的輸出端。與指輪開關組63計數器產品天津太陽精儀科技有限公司QJT9計時器計數器產品天津太陽精儀科技有限公司QJT9計時器64計數器產品上海寅創工控系統科技有限公司的KCN-6SR-C計數器計數器產品上海寅創工控系統科技有限公司的KCN-6SR-C計65第三節可編程計數器綜述MC14522的工作原理可編程分頻器的電路設計

第三節可編程計數器綜述66綜述可編程計數器亦稱可預置1/N計數器。它具有兩種功能：第一、完成可編程減法運算；第二、完成1/N計數或分頻（相當于做除法）。綜述可編程計數器亦稱可預置1/N計數器。67MC14522的工作原理UDD：正電源輸入引腳USS：電源參考地R：復位引腳=1復位CP：時鐘脈沖輸入端↑有效(/EN=0)PE：預置允許端=1置數Q4~Q1：BCD碼輸出端D4~D1：預置數輸入端OC：全零信號輸出端

計數器=0且CF=1時，OC=1

其它時為0CF：級聯反饋端

全零信號輸出允許端=1允許/EN：時鐘允許端0允許可作為↓時鐘輸入（CP=1)MC14522的工作原理UDD：正電源輸入引腳USS：電68MC14522的邏輯圖MC14522的邏輯圖69MC14522的功能表異步復位減計數禁止減計數MC14522的功能表異步減計數減計數70MC14522的工作原理MC14522邏輯控制關系如下：①R端享有第一優先權，只要R＝1，不管其他輸入端狀態如何，計數器立即復位。②PE端享有第二優先權，只要R＝0且PE＝1，就完成置數功能。③僅當R＝0（不復位）、PE＝0（也不置數）時，CP端的時鐘脈沖才起作用。MC14522的工作原理MC14522邏輯控制關系如下：71可編程分頻器的電路設計一級可編程分頻器電路設計無前級可編程分頻器的電路設計一級可編程分頻器電路設計無前級72置數電路的特點指輪開關與計數器構成置數電路時有以下特點：（1）指輪開關應接計數器的置數端D4～D1，以便將設定值置入計數器中。（2）置數端應接下拉電阻，以防止當D4～D1

端懸空時輸出電平不確定。（3）Q4～Q1端不需要接隔離二極管。（4）該電路適用于頻率合成器置數電路的特點指輪開關與計數器構成置數電路時有以下特點：73兩級可編程分頻器電路兩級可編程分頻器電路74多級循環周期可編程分頻器的設計多級級聯時應遵循以下原則：①高位計數器的OC端要接相鄰低位計數器的CF端，最高位計數器的CF端接UDD；②全部計數器的PE端要接個位計數器的OC端；③輸入信號從最低位計數器的CP端輸入；④低位計數器的Q4輸出端接相鄰高位計數器的CP端；⑤最低位（注意，不是最高位！）計數器的OC端作為整個分頻電路的輸出端。多級循環周期可編程分頻器的設計多級級聯時應遵循以下原則：75分頻系數N