數字電路及其應用(十六)

六、計數器
　　
　　在數字電路中，計數器屬于時序電路，它主要由具有記憶功能的觸發器構成。計數器不僅僅用來記錄脈沖的個數，還大量用作分頻、程序控制及邏輯控制等，在計算機及各種數字儀表中，都得到了廣泛的應用。在CMOS電路系列產品中，計數器是用量最大、品種很多的產品。
　　
　　1計數器IC的輸出方式。計數器IC是一種單端輸入、多端輸出的記憶器件，它能記住有多少個時鐘脈沖送到輸入端、而在輸出端又以不同的狀態來表示，這就構成了不同的輸出方式。這種不同的輸出方式為用戶提供了多種用途，給使用帶來極大的方便。以下介紹計數器IC輸出的幾種常用方式。
　　
　　（1）單端輸入十進制計數/7段譯碼輸出。這種輸出方式通常用于計數顯示，它把輸入脈沖數直接譯成7段碼供數碼管顯示0～9的數，如圖57所示。圖57中的IC是CD4033，從IC的時鐘端CP1腳輸入脈沖數，其輸出端可直接帶動LED數碼管顯示輸入脈沖個數。該電路的顯示也可用于熒光數碼管，但應按熒光數碼管的使用加接電源。
　　
　　（2）單端輸入BCD碼輸出。圖58是一種單端輸入、BCD碼輸出的計數器電路。該電路可對外控制10路信號，具體用途請參看本連載（九）、（十）中的介紹。CD4518和CD4520是一對姊妹產品，CD4518是采用二/十進制的BCD，而CD4520則是二進制碼，它們除了這點不同外，其余都完全相同。所以在圖58中，若把CD4518換成CD4520時（管腳接法不變），則其輸出為二進制碼，共有16種狀態，可對外控制16路信號。
　　
　　（3）單端輸入/分配器輸出。圖59是IC CD4017的單端輸入十進制計數、分配輸出電路。計數狀態由CD4017的十個譯碼輸出端Y0～Y9顯示。每個輸出狀態都與輸入計數器的時鐘脈沖的個數相對應。例如：若輸入了6個脈沖，則輸出端Y5應為高電平，其余輸出端為低電平（條件：從零開始計數）。CD4017仍有兩個時鐘端CP和EN，若用時鐘脈沖的上沿計數，則信號從CP端輸入；若用下降沿計數，則信號從EN端輸入。設置兩個時鐘端是為了級聯方便。CD4017與CD4022是一對姊妹產品，主要區別是CD4022是八進制的，所以譯碼輸出僅有Y0～Y7，每輸入8個脈沖周期，就可得到一個進位輸出，它們的管腳相同，不過CD4022的6、9腳是空腳。有關CD4017的應用，各電子報刊均有過介紹。
　　
　　（4）多位二進制輸出串行計數器。常用的IC有CD4024、CD4040和CD4060，它們分別是7、12和14位的串行計數/分配器。它們都具有相同的電路結構和功能，都是由T型觸發器組成的二進制計數器。不同的是它們的位數不同。多位二進制計數器主要用于分頻和定時，使用極其簡單和方便。
　　圖60是以CD4024為代表的7位二進制串行計數器/分配器電路圖，其特點是IC內部有7個計數級，每個計數級均有輸出端子，即Q1～Q7。CD4024計數工作時，Q1是CP脈沖的二分頻；Q2又是Q1輸出的二分頻……，所以有頻率fQ7=  fcp。CD4024也可擴展更多的分頻。CD4024的真值表如上表所示，由表可知，清零端Cr加“1”電平時，各輸出端都清零；電路正常工作條件是Cr加零電平，當CP脈沖下降沿時，CD4024作增量計數。            

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