數(shù)字電路及其應(yīng)用(十六)

六、計(jì)數(shù)器
　　
　　在數(shù)字電路中，計(jì)數(shù)器屬于時序電路，它主要由具有記憶功能的觸發(fā)器構(gòu)成。計(jì)數(shù)器不僅僅用來記錄脈沖的個數(shù)，還大量用作分頻、程序控制及邏輯控制等，在計(jì)算機(jī)及各種數(shù)字儀表中，都得到了廣泛的應(yīng)用。在CMOS電路系列產(chǎn)品中，計(jì)數(shù)器是用量最大、品種很多的產(chǎn)品。
　　
　　1計(jì)數(shù)器IC的輸出方式。計(jì)數(shù)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(tài)來表示，這就構(gòu)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(jì)數(shù)器IC輸出的幾種常用方式。
　　
　　（1）單端輸入十進(jìn)制計(jì)數(shù)/7段譯碼輸出。這種輸出方式通常用于計(jì)數(shù)顯示，它把輸入脈沖數(shù)直接譯成7段碼供數(shù)碼管顯示0～9的數(shù)，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(shù)，其輸出端可直接帶動LED數(shù)碼管顯示輸入脈沖個數(shù)。該電路的顯示也可用于熒光數(shù)碼管，但應(yīng)按熒光數(shù)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(jì)數(shù)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(chǎn)品，CD4518是采用二/十進(jìn)制的BCD，而CD4520則是二進(jìn)制碼，它們除了這點(diǎn)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(jìn)制碼，共有16種狀態(tài)，可對外控制16路信號。
　　
　?。?）單端輸入/分配器輸出。圖59是IC CD4017的單端輸入十進(jìn)制計(jì)數(shù)、分配輸出電路。計(jì)數(shù)狀態(tài)由CD4017的十個譯碼輸出端Y0～Y9顯示。每個輸出狀態(tài)都與輸入計(jì)數(shù)器的時鐘脈沖的個數(shù)相對應(yīng)。例如：若輸入了6個脈沖，則輸出端Y5應(yīng)為高電平，其余輸出端為低電平（條件：從零開始計(jì)數(shù)）。CD4017仍有兩個時鐘端CP和EN，若用時鐘脈沖的上沿計(jì)數(shù)，則信號從CP端輸入；若用下降沿計(jì)數(shù)，則信號從EN端輸入。設(shè)置兩個時鐘端是為了級聯(lián)方便。CD4017與CD4022是一對姊妹產(chǎn)品，主要區(qū)別是CD4022是八進(jìn)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(jìn)位輸出，它們的管腳相同，不過CD4022的6、9腳是空腳。有關(guān)CD4017的應(yīng)用，各電子報(bào)刊均有過介紹。
　　
　　（4）多位二進(jìn)制輸出串行計(jì)數(shù)器。常用的IC有CD4024、CD4040和CD4060，它們分別是7、12和14位的串行計(jì)數(shù)/分配器。它們都具有相同的電路結(jié)構(gòu)和功能，都是由T型觸發(fā)器組成的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。不同的是它們的位數(shù)不同。多位二進(jìn)制計(jì)數(shù)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(jìn)制串行計(jì)數(shù)器/分配器電路圖，其特點(diǎn)是IC內(nèi)部有7個計(jì)數(shù)級，每個計(jì)數(shù)級均有輸出端子，即Q1～Q7。CD4024計(jì)數(shù)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(kuò)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(dāng)CP脈沖下降沿時，CD4024作增量計(jì)數(shù)。            

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