【电路笔记】-BCD计数器

BCD计数器

BCD 计数器是一种特殊类型的数字计数器，它可以在时钟信号的应用下计数到十。

1、概述

我们之前看到，切换 T 型触发器可以用作单独的二分频计数器。 如果我们将多个触发触发器连接在一个串联链中，我们可以生成一个数字 BCD 计数器，用于存储或显示特定计数序列发生的次数。

时钟T型触发器充当二进制二分频计数器，在异步计数器中，一个计数级的输出为下一级提供时钟脉冲。 那么触发器计数器有两种可能的输出状态，通过添加更多触发器级，我们可以制作一个 2N 分频计数器。 但 4 位二进制计数器的问题在于，它们的计数范围是 0000 到 1111。即十进制的 0 到 15。

要制作一个从 1 计数到 10 的数字计数器，我们需要让计数器仅对二进制数 0000 到 1001 进行计数。即十进制数从 0 到 9，幸运的是，对我们来说，计数电路很容易以集成电路的形式提供，其中一个 这种电路是异步74LS90十进制计数器。

数字计数器在施加时钟信号时从零向上计数到某个预定计数值。 一旦达到计数值，重置它们将使计数器返回到零以重新开始。

十进制计数器按十的顺序计数，然后在计数到九后返回到零。 显然，要计数到二进制值 9，计数器的链中必须至少有四个触发器来表示每个十进制数字，如图所示。

BCD 计数器状态图

那么十进制计数器有四个触发器和 16 个潜在状态，其中仅使用了 10 个，如果我们将一系列计数器连接在一起，我们可以计数到 100 或 1,000 或我们选择的任何最终计数数字。

计数器可以计数的总数称为其模数。 在 n 次计数后返回到零的计数器称为模 n 计数器，例如模 8 (MOD-8) 或模 16 (MOD-16) 计数器等，并且对于“n 位计数器” ”，计数的完整范围是从0到$2^n-1$。

但正如我们在异步计数器教程中看到的那样，在十次计数后重置的计数器（采用从二进制 0000（十进制“0”）到 1001（十进制“9”）的除以 10 计数序列）被称为“二进制”。 “编码十进制计数器”或简称 BCD 计数器，并且可以使用至少四个触发触发器构建 MOD-10 计数器。

之所以称为 BCD 计数器，是因为它的十个状态序列是 BCD 码的序列，并且与直接二进制计数器不同，没有规则的模式。 然后，单级 BCD 计数器（例如 74LS90）从十进制 0 计数到十进制 9，因此最多能够计数 9 个脉冲。 还要注意，数字计数器可以根据输入控制信号向上计数或向下计数或者向上和向下计数（双向）。

二进制编码十进制代码是由四个二进制数字组成的 8421 代码。 8421 名称是指所使用的四位数字或位的二进制权重。 例如，$2^3=8$、$2^2=4$、$2^1=2$ 和 $2^0=1$。BCD 代码的主要优点是它允许在十进制和二进制形式的数字之间轻松转换。

2、74LS90 BCD 计数器

74LS90 集成电路基本上是一个 MOD-10 十进制计数器，可产生 BCD 输出代码。 74LS90由四个主从JK触发器组成，内部连接提供一个MOD-2（计数到2）计数器和一个MOD-5（计数到5）计数器。 74LS90 具有一个由 CLK A 输入驱动的独立切换 JK 触发器和三个由 CLK B 输入驱动的异步计数器，如图所示。

74LS90 BCD计数器

计数器的四个输出由字母符号 Q 指定，其数字下标等于 BCD 计数器电路代码中相应位的二进制权重。 例如，$Q_A$