一位与多位计数锁存译码驱动器课件

第三章 一位及多位计数/锁存/译码/驱动器数字化测量技术省级精品课数字化测量课件数字化测量课件第三章 一位及多位计数/锁存/译码/驱动器数字化测量课件1 1授课内容综 述典型产品分类 双BCD同步加法计数器 应用举例授课内容综 述2综 述计数器能对输入脉冲进行计数，完成计数、分频、数控、数据处理等功能锁存器对数据进行锁存或选通译码器则是进行码制变换，将一种数码转换成另一种数码驱动器可驱动各种数字显示器计数器锁存器译码器驱动器显示器LEDLCD综 述计数器能对输入脉冲进行计数，完成计数、分频、数控3LED指示灯驱动原理LED指示灯驱动原理4LED数码管驱动原理LED数码管驱动原理5LED数码管段码 共阴极数码管段码构成 a b c d e f g dp“0”：1 1 1 1 1 1 0 0“1”：0 1 1 0 0 0 0 0LED数码管段码 共阴极数码管段码构成6计数器典型产品分类基本原理:是计算输入信号中脉冲的数目。它用电路的不同状态来表示输入脉冲的个数，计数器所能计算的脉冲数目的最大值（即电路所能表示状态数目的最大值）称为模。构成：计数器是由触发器和逻辑控制电路构成的时序电路，分类：根据触发器的级联方式可分为同步计数器（速度快，工作频率高，电路复杂）和异步计数器（速度低，工作频率低，电路简单）异步计数器：CD4020，CD4024，CD4060 同步计数器 加计数：CD4518，CD4520 减计数（可预置）：MC14522，CD4526 加计数（可预置）：CD40160，CD40161加/减计数（可预置）：CD4510，CD40192 计数/分配器：CD4017，CD4022 计数器 计数器典型产品分类基本原理:是计算输入信号中脉冲的数目。它7计数器典型产品分类异步计数器：计数脉冲只加到部分触发器的时钟脉冲输入端上，而其它触发器的触发信号则由电路内部提供，应翻转的触发器状态更新有先有后的计数器，称作异步计数器。同步计数器：计数脉冲同时加到所有触发器的时钟信号输入端，使应翻转的触发器同时翻转的计数器，称作同步计数器。异步同步1D QC1 /Q1D QC1 /Q=1计数器典型产品分类异步计数器：计数脉冲只加到部分触发器的时钟8计数器典型产品分类按计数进制分按计数进制分二进制计数器：按二进制数运算规律进行计数的电路称作二进制计数器。十进制计数器：按十进制数运算规律进行计数的电路称作十进制计数器。任意进制计数器：二进制计数器和十进制计数器之外的其它进制计数器统称为任意进制计数器。二进制计数器是结构最简单的计数器，但应用很广。计数器典型产品分类按计数进制分二进制计数器是结构最简单的计数9计数器典型产品分类按数字的增减分按数字的增减分加法计数器：随着计数脉冲的输入作递增计数的电路称作加法计数器。减法计数器：随着计数脉冲的输入作递减计数的电路称作减法计数器。加/减计数器：在加/减控制信号作用下，可递增计数，也可递减计数的电路，称作加/减计数器，又称可逆计数器。(1)二进制计数器是 计数器的模N 等于 2n的计数器；(2)任意进制计数器是 计数器的模N 不等于 2n的计数器。计数器典型产品分类按数字的增减分(1)二进制计数器是 10译码器典型产品分类种种 类类名名 称称典典 型型 产产 品品译码译码器器BCDBCD码码-十十进进制数制数译码译码器器CD4028CD4028十十进进制数制数-BCD-BCD码编码码编码器器CD40147CD401474 4线线-16-16线译码线译码器器CD4514CD4514，CD4515CD4515译码译码/驱动驱动器器BCDBCD码码-锁锁存存/7/7段段译码译码/LED/LED驱动驱动器器CD4511CD4511，MC14513MC14513BCDBCD码码-锁锁存存/7/7段段译码译码/LCD/LCD驱动驱动器器MC14543MC14543，MC14544MC14544计计数数/译码译码/驱动驱动器器十十进进制制计计数数/译码译码/驱动驱动器器CD4026CD4026，CD4033CD4033十十进进制可逆制可逆计计数数/锁锁存存/译码译码/驱动驱动器器CD40110CD40110多位多位译码译码/驱动驱动器器4 4位位译码译码/LED/LED驱动驱动器器ICM7212ICM72124 4位位译码译码/LCD/LCD驱动驱动器器ICM7211ICM72118 8位位译码译码/LED/LED驱动驱动器器MAX7219MAX7219译码器典型产品分类种 类名 称典 型 产 品译码11双BCD同步加法计数器 CD4518的引脚说明：CD4518是常用的计数器电路，内部包含两个二-十进制同步加法计数器。CPCP：时钟输入端，上升沿触发：时钟输入端，上升沿触发 （EN=1EN=1）ENEN：时钟输入端，下降沿触发：时钟输入端，下降沿触发 （CP=0CP=0）R R：复位端，高电平时，计数器复位端，高电平时，计数器=0=0Q4Q1Q4Q1：计数值输出端，十进制：计数值输出端，十进制 UDDUDD：正电源输入端（：正电源输入端（3V+15V3V+15V）USSUSS：电源参考地电源参考地双BCD同步加法计数器 CD4518的引脚说明：CD451812双BCD同步加法计数器 CD4518的内部框图：双BCD同步加法计数器 CD4518的内部框图：13双BCD同步加法计数器CD4518的真值表：双BCD同步加法计数器CD4518的真值表：14双BCD同步加法计数器 CD4518的内部功能图：Q1=1Q1=1Q4=0Q4=0Q1=1Q1=1Q2=1Q2=1Q1=1Q1=1Q3=1Q3=1Q2=1Q2=1Q4=1Q4=1T T触发器触发器触发器触发器双BCD同步加法计数器 CD4518的内部功能图：Q1=1Q15双BCD同步加法计数器 CD4518的工作原理：Q1Q1的翻转条件是有效的计数脉冲沿的翻转条件是有效的计数脉冲沿的翻转条件是有效的计数脉冲沿的翻转条件是有效的计数脉冲沿双BCD同步加法计数器 CD4518的工作原理：Q1的翻转条16双BCD同步加法计数器 CD4518的工作原理：Q2Q2的翻转条件是有效的计数脉冲沿的翻转条件是有效的计数脉冲沿的翻转条件是有效的计数脉冲沿的翻转条件是有效的计数脉冲沿 且且且且Q1=1Q1=1双BCD同步加法计数器 CD4518的工作原理：Q2的翻转条17双BCD同步加法计数器 CD4518的工作原理：Q3Q3的翻转条件是有效的计数脉冲沿的翻转条件是有效的计数脉冲沿的翻转条件是有效的计数脉冲沿的翻转条件是有效的计数脉冲沿 且且且且Q1=1Q1=1、Q2=1Q2=1双BCD同步加法计数器 CD4518的工作原理：Q3的翻转条18双BCD同步加法计数器 CD4518的工作原理：Q4Q4的翻转条件是有效的计数脉冲沿的翻转条件是有效的计数脉冲沿的翻转条件是有效的计数脉冲沿的翻转条件是有效的计数脉冲沿 且且且且Q1=1Q1=1、Q2=1Q2=1、Q3=1Q3=1有效的计数脉冲沿或有效的计数脉冲沿或有效的计数脉冲沿或有效的计数脉冲沿或Q4=1Q4=1双BCD同步加法计数器 CD4518的工作原理：Q4的翻转条19CD4518的DC电气特性CD4518的DC电气特性20CD4518的交流电气特性传输延迟时间 上升，下降时间 输出转换时间 最小低、高脉冲宽度 输入电容 CD4518的交流电气特性传输延迟时间 上升，下降时间 输出21CD4518的应用多级串行计数 CD4518的应用多级串行计数 22CD4518的应用 指轮开关应接计数器的输指轮开关应接计数器的输出端。出端。隔离二极管隔离二极管VD4VD4VD1VD1的的负极分别接负极分别接Q4Q4Q1Q1端。端。该电路可等效于一个四端该电路可等效于一个四端与门。与门。仅当计数值与设定值相符仅当计数值与设定值相符时才能输出符合信号，最时才能输出符合信号，最终完成译码功能。终完成译码功能。与指轮开关组成译码电路与指轮开关组成译码电路 CD4518的应用 指轮开关应接计数器的输出端。与指轮开关组23计数器产品天津太阳精仪科技有限公司QJT9计时器计数器产品天津太阳精仪科技有限公司QJT9计时器24计数器产品上海寅创工控系统科技有限公司的上海寅创工控系统科技有限公司的KCN-6SR-CKCN-6SR-C计数器计数器计数器产品上海寅创工控系统科技有限公司的KCN-6SR-C计25第三节 可编程计数器 综 述MC14522的工作原理 可编程分频器的电路设计 第三节 可编程计数器 综 述2626综 述可编程计数器亦称可预置1/N计数器。它具有两种功能：第一、完成可编程减法运算；第二、完成1/N计数或分频（相当于做除法）。综 述可编程计数器亦称可预置1/N计数器。27MC14522的工作原理 UDDUDD：正电源输入引脚：正电源输入引脚USSUSS：电源参考地电源参考地R R：复位引脚复位引脚 =1=1复位复位CPCP：时钟脉冲输入端：时钟脉冲输入端 有效有效(/EN=0)(/EN=0)PEPE：预置允许端预置允许端 =1=1置数置数Q4Q1Q4Q1：BCDBCD码输出端码输出端D4D1D4D1：预置数输入端：预置数输入端OCOC：全零信号输出端：全零信号输出端 计数器计数器=0=0且且CF=1CF=1时，时，OC=1OC=1 其它时为其它时为0 0CFCF：级联反馈端级联反馈端全零信号全零信号输出允许输出允许端端 =1=1允许允许/EN/EN：时钟允许端时钟允许端 0 0允许允许可作为可作为可作为可作为 时时时时钟输入钟输入钟输入钟输入（CP=1)CP=1)MC14522的工作原理 UDD：正电源输入引脚USS：电28MC14522的逻辑图MC14522的逻辑图29MC14522的功能表异步异步复位复位减计数减计数禁止禁止减计数减计数MC14522的功能表异步减计数减计数30MC14522的工作原理MC14522逻辑控制关系如下：R端享有第一优先权，只要R1，不管其他输入端状态如何，计数器立即复位。PE端享有第二优先权，只要R0且PE1，就完成置数功能。仅当R0（不复位）、PE0（也不置数）时，CP端的时钟脉冲才起作用。MC14522的工作原理MC14522逻辑控制关系如下：31可编程分频器的电路设计 一级可编程分频器电路设计 无前级无前级可编程分频器的电路设计 一级可编程分频器电路设计 无前级32置数电路的特点指轮开关与计数器构成置数电路时有以下特点：（1）指轮开关应接计数器的置数端D4D1，以便将设定值置入计数器中。（2）置数端应接下拉电阻，以防止当D4D1 端悬空时输出电平不确定。（3）Q4Q1端不需要接隔离二极管。（4）该电路适用于频率合成器 置数电路的特点指轮开关与计数器构成置数电路时有以下特点：33两级可编程分频器电路 两级可编程分频器电路 34多级循环周期可编程分频器的设计多级级联时应遵循以下原则：高位计数器的OC端要接相邻低位计数器的CF端，最高位计数器的CF端接UDD；全部计数器的PE端要接个位计数器的OC端；输入信号从最低位计数器的CP端输入；低位计数器的Q4输出端接相邻高位计数器的CP端；最低位（注意，不是最高位！）计数器的OC端作为整个分频电路的输出端。多级循环周期可编程分频器的设计多级级联时应遵循以下原则：35分频系数N的表达式为：式中，N1、N2、N3Nn分别表示个、十、百位n位计数器的分频系数。多级循环周期可编程分频器分频系数N的表达式为：多级循环周期可编程分频器36多级循环周期可编程分频器(百位)多级循环周期可编程分频器(百位)37分频过程（1 1）复位脉冲过后，计数器全零，个位）复位脉冲过后，计数器全零，个位OCOC1 1，又使，又使PEPE1 1，于是将于是将N N1 1、N N2 2分别置入个位和十位计数器中。分别置入个位和十位计数器中。（2 2）个位计数器开始做减法，每输入一个）个位计数器开始做减法，每输入一个CPCP脉冲计数器就减脉冲计数器就减1 1，从，从N N1 1一直减到一直减到0 0。因。因N N1 15 5，故需减，故需减5 5次。当个位计数器减次。当个位计数器减成零时，由于十位成零时，由于十位OCOC0 0，使个位的，使个位的CFCF0 0，因此个位，因此个位OCOC端端仍保持低电平。当第仍保持低电平。当第6 6个个CPCP脉冲来到时，个位计数器从脉冲来到时，个位计数器从0 0直接直接变成变成9 9，Q4Q4端产生正跳变，向十位计数器的端产生正跳变，向十位计数器的CPCP端发出一个借端发出一个借位信号，从十位计数器借位信号，从十位计数器借1 1，这里的，这里的1 1相当于个位的相当于个位的1010；此时；此时个位计数器已变成个位计数器已变成9 9，这可理解成个位刚借到的，这可理解成个位刚借到的1010在第在第6 6个个CPCP脉冲来到时又被减去了脉冲来到时又被减去了1 1。因为。因为N N6565，所以个位计数器，所以个位计数器需连续减需连续减5656次，才能使十位计数器为次，才能使十位计数器为0 0。其。其OCOC1 1，个位，个位CFCF也变成也变成1 1。然后再减。然后再减9 9次，个位也为次，个位也为0 0，此时个位，此时个位OCOC1 1。（3 3）个位计数器的）个位计数器的OCOC1 1，又使两个计数器的，又使两个计数器的PEPE1 1，于是重，于是重新置入新置入6565，进入下一个减法周期。除刚开始时要复位一次，进入下一个减法周期。除刚开始时要复位一次，以后电路就能自动复位。以后电路就能自动复位。分频过程（1）复位脉冲过后，计数器全零，个位OC1，又使38多级循环周期可编程分频器最后再说明几点：第一，上述电路能周而复始地循环工作，故称之为“循环周期”。这种电路可应用于频率合成器中；第二，使用两片MC14522的分频系数范围是1N99；使用三片则为1N999，依次类推；第三，若个位计数器的OC端不接两个PE端，而是改接个位的EN端，再给PE端加置数脉冲，则当个位OC1时，EN非1，禁止对CP脉冲计数，分频周期时就结束了，不能自动转入下一周期，这就变成了单周期可编程分频器。多级循环周期可编程分频器最后再说明几点：39课堂小结典型产品分类CD4518 CD4522的引脚说明CD4518 CD4522的内部框图CD4518 CD4522的工作原理CD4518的直流及交流电气特性CD4518 CD4522 的典型应用课后作业：49页习题三的1、2题 32页习题二的3、5题课堂小结典型产品分类40