BCD計數(shù)器是一種特殊類型的數(shù)字計數(shù)器，在應(yīng)用鎖定信號時可以計數(shù)到10個

我們之前看到，切換T型觸發(fā)器可以作為個體使用除以兩個計數(shù)器。如果我們將串聯(lián)鏈中的幾個觸發(fā)器觸發(fā)器連接在一起，我們就可以生成一個數(shù)字計數(shù)器，用于存儲或顯示特定計數(shù)序列發(fā)生的次數(shù)。

時鐘T型觸發(fā)器充當二進制二分頻計數(shù)器，在異步計數(shù)器中，一個計數(shù)級的輸出為下一級提供時鐘脈沖。然后觸發(fā)器計數(shù)器具有兩種可能的輸出狀態(tài)，并且通過添加更多觸發(fā)器級，我們可以進行2分頻 N 計數(shù)器。但是4位二進制計數(shù)器的問題在于它們從 0000 到 1111 。這是從0到15的十進制。

要使數(shù)字計數(shù)器從1到10計數(shù)，我們需要讓計數(shù)器只計算二進制數(shù) 0000 到 1001 。這是十進制的0到9，幸運的是，對于我們來說，計數(shù)電路很容易作為集成電路使用，其中一個這樣的電路是異步74LS90十進制計數(shù)器。

數(shù)字計數(shù)器向上計數(shù)在應(yīng)用時鐘信號時從零到一些預(yù)定的計數(shù)值。一旦達到計數(shù)值，重置它們會使計數(shù)器返回到零以重新開始。

十進制計數(shù)器以十進制計數(shù)，然后在計數(shù)九之后返回到零。顯然要計算二進制值9，計數(shù)器必須在其鏈中至少有四個觸發(fā)器來表示每個十進制數(shù)字，如圖所示。

BCD計數(shù)器狀態(tài)圖

然后十年計數(shù)器有四個觸發(fā)器和16個潛在狀態(tài)，其中只有10個被使用，如果我們連接一系列計數(shù)器我們可以計算到100或1,000或我們選擇的最終計數(shù)。

計數(shù)器可以計數(shù)的總計數(shù)稱為 MODULUS 。在n計數(shù)后返回到零的計數(shù)器稱為模數(shù)計數(shù)器，例如模8（MOD-8）或模16（MOD- 16）計數(shù)器等，對于“n位計數(shù)器”，整個計數(shù)范圍從 0 到 2n-1 。

但正如我們在異步計數(shù)器教程中看到的那樣，一個計數(shù)器在十次計數(shù)之后重置，從二進制 0000 （十進制“0”）到 1001的10分頻計數(shù)序列（十進制“9”）簡稱為“二進制編碼十進制計數(shù)器”或BCD計數(shù)器，MOD-10計數(shù)器可以使用最少四個切換翻轉(zhuǎn) - 翻牌。

它被稱為BCD計數(shù)器，因為它的十個狀態(tài)序列是BCD碼的序列，并且沒有常規(guī)模式，這與直接二進制計數(shù)器不同。然后，諸如74LS90的單級BCD計數(shù)器從十進制0到十進制9計數(shù)，因此能夠計數(shù)最多九個脈沖。另請注意，數(shù)字計數(shù)器可能會向上計數(shù)或向下計數(shù)或向上和向下計數(shù)（雙向），具體取決于輸入控制信號。

二進制編碼十進制代碼8421代碼由四個二進制數(shù)字組成。 8421指定是指所使用的四位數(shù)或位的二進制權(quán)重。例如，2 3 = 8,2 2 = 4,2 1 = 2和2 0 = 1 。 BCD代碼的主要優(yōu)點是它允許在十進制和二進制數(shù)字形式之間輕松轉(zhuǎn)換。

74LS90 BCD計數(shù)器

74LS90集成電路基本上是MOD-10十年計數(shù)器，產(chǎn)生BCD輸出代碼。 74LS90由四個內(nèi)部連接的主從JK觸發(fā)器組成，提供MOD-2（計數(shù)到2）計數(shù)器和MOD-5（計數(shù)到5）計數(shù)器。 74LS90有一個由 CLK A 輸入驅(qū)動的獨立觸發(fā)JK觸發(fā)器和三個觸發(fā)JK觸發(fā)器，形成由 CLK B 輸入驅(qū)動的異步計數(shù)器，如圖所示。

74LS90 BCD計數(shù)器

計數(shù)器四個輸出由字母符號 Q <指定/ span>，其數(shù)字下標等于BCD計數(shù)器電路代碼中相應(yīng)位的二進制權(quán)重。例如， Q A ， Q B ， Q C 和 Q D 。 74LS90計數(shù)序列在時鐘信號的下降沿觸發(fā)，即時鐘信號 CLK 從邏輯1（高電平）變?yōu)檫壿?（低電平）。

輸入 S時，附加輸入引腳 R 1 和 R 2 是計數(shù)器“復(fù)位”引腳 1 和 S 2 是“設(shè)置”引腳。當連接到邏輯1時，復(fù)位輸入 R 1 和 R 2 將計數(shù)器復(fù)位回零，0 （ 0000 ），當設(shè)置輸入 S 1 和 S 2 時連接到邏輯1，他們將計數(shù)器設(shè)置為最大值，或9（ 1001 ），無論實際計數(shù)或位置如何。

正如我們之前所說，74LS90計數(shù)器由在同一個包中的2分頻計數(shù)器和5分頻計數(shù)器。然后我們可以使用任一計數(shù)器來產(chǎn)生僅2分頻頻率計數(shù)器，僅使用5分頻頻率計數(shù)器或兩者一起產(chǎn)生我們所需的10分頻BCD計數(shù)器。

如果時鐘信號施加到輸入引腳14（ CLK A ）并且輸出采用4個觸發(fā)器組成5分頻計數(shù)器部分禁用從引腳12（ Q A ）開始，我們可以生成一個標準的2分頻二進制計數(shù)器，用于分頻電路，如圖所示。

74LS90 2分頻計數(shù)器

要生成標準的5分頻計數(shù)器，我們可以禁用上面的第一個觸發(fā)器，將時鐘輸入信號直接施加到引腳1（ CLK B ），輸出信號取自引腳11（ Q D ）如圖所示。

74LS90 5分頻計數(shù)器

請注意，使用5分頻計數(shù)器配置時，輸出波形不對稱但具有4：1標記空間比。即四個輸入時鐘信號產(chǎn)生一個LOW或邏輯“0”輸出，第五個輸入時鐘信號產(chǎn)生一個HIGH或邏輯“1”輸出。

產(chǎn)生一個10分頻BCD十進制計數(shù)器，使用兩個內(nèi)部計數(shù)器電路，給出2倍的5分頻值。由于觸發(fā)器“A”的第一個輸出 Q A 沒有內(nèi)部連接到后續(xù)級，因此可以通過以下方式擴展計數(shù)器以形成4位BCD計數(shù)器：將此 Q A 輸出連接到 CLK B 輸入，如圖所示。

74LS90 Divide -by-10 Counter

然后我們可以看到BCD計數(shù)器是從算起的二進制計數(shù)器0000 到 1001 然后重置，因為它能夠在第九次計數(shù)后清除所有觸發(fā)器。如果我們將按鈕開關(guān)（ SW 1 ）連接到時鐘輸入 CLK A ，每次按鈕開關(guān)是釋放柜臺將算一個。如果我們將發(fā)光二極管（LED）連接到輸出端子， Q A ， Q B ， Q C 和 Q D ，如圖所示，我們可以查看二進制編碼的十進制計數(shù)。

74LS90 BCD十年計數(shù)器

按鈕開關(guān)的連續(xù)應(yīng)用， SW 1 將計數(shù)增加到9,1001。在第十次應(yīng)用中輸出 ABCD 將重置為零以啟動新的計數(shù)序列。使用這樣的MOD-10輪數(shù)脈沖，我們可以使用十進制計數(shù)器來驅(qū)動數(shù)字顯示。

如果我們想要使用七段顯示器顯示計數(shù)序列，BCD輸出需要是在顯示之前適當解碼?？梢越獯a74LS90 BCD計數(shù)器的四個輸出并點亮所需顯示段的數(shù)字電路稱為解碼器。

駕駛顯示器

對我們來說幸運的是，某人已經(jīng)設(shè)計并開發(fā)了一個BCD到7段顯示解碼器IC，例如74LS47就可以做到這一點。 74LS47有四個輸入，用于BCD數(shù)字 A ， B ， C 和 D 以及每個輸入的輸出七段顯示器的各個部分。

請注意，標準7段LED顯示屏通常有八個輸入連接，一個用于每個LED段，另一個用作所有內(nèi)部顯示器的公共端子或連接段。某些顯示器還有一個小數(shù)點（DP）選項。

74LS47 BCD到7段驅(qū)動程序

74LS47顯示解碼器接收BCD碼并產(chǎn)生必要的信號以激活適當?shù)腖ED段，負責顯示所施加的脈沖數(shù)。由于74LS47解碼器設(shè)計用于驅(qū)動共陽極顯示器，因此LOW（邏輯0）輸出將照亮LED段，而HIGH（邏輯1）輸出將其“關(guān)閉”。正常運行時， LT （燈測試）， BI / RBO （消隱輸入/紋波消隱輸出）和 RBI （紋波消隱輸入）必須全部打開或連接到邏輯1（高電平）。

請注意，雖然74LS47具有低電平有效輸出，旨在解碼共陽極7段LED顯示，74LS48解碼器/驅(qū)動器IC除了具有用于解碼共陰極7段顯示器的有效HIGH輸出之外，它們完全相同。因此，根據(jù)7段LED顯示器的類型，您可能需要74LS47或74LS48解碼器IC。

74LS47二進制編碼的十進制輸入可以連接到74LS90 BCD計數(shù)器的相應(yīng)輸出每次按下 SW1 按鈕時，顯示7段顯示屏上的計數(shù)序列。通過改變按鈕和10kΩ電阻的位置，可以在按鈕開關(guān)的激活或釋放時改變計數(shù)， SW1 。

最終的4位BCD計數(shù)器電路

請注意，7段顯示器由7個獨立的發(fā)光二極管組成，以形成顯示。限制通過七段顯示器的電流的最佳方法是使用與七個LED中的每一個串聯(lián)的限流電阻器，如圖所示。但我們可以通過兩種方式實現(xiàn)這一目標。

限流電阻

單電阻- 使用單個串聯(lián)限流電阻， R 。如果您不是特別關(guān)注恒定的顯示亮度，那么這是控制7段顯示的最簡單和最簡單的選擇。

LED發(fā)出的光量隨著通過設(shè)備的電流而變化。流過電阻器的電流在多個顯示段之間共享。那么顯示器的亮度現(xiàn)在取決于同時照亮多少段。

多個電阻器- 每個段都有自己的限流電阻，如上面的簡單BCD計數(shù)器電路所示。

通常，7段顯示器需要大約12到20毫安來照亮這些段，因此選擇限流電阻器的電阻值（全部將是相同的）以將電流限制在這些值內(nèi)。請注意，如果以40mA及以上的電流驅(qū)動，有些顯示器可能會被破壞。

這里的優(yōu)點是特定LED段的亮度不依賴于其他六個LED的狀態(tài)，使顯示器的亮度恒定?？梢赃x擇限流電阻的值以提供正確的亮度，因為環(huán)境光量也將決定所需的LED強度。

我們的電路顯示了一個簡單的0到9數(shù)字計數(shù)器使用74LS90 BCD計數(shù)器和74LS47 7段顯示驅(qū)動程序。為了計算10以上并產(chǎn)生2位數(shù)的十進制計數(shù)器和顯示器，我們需要將兩個獨立的十分計數(shù)器級聯(lián)在一起。一個2位BCD計數(shù)器將從00到99（0000 0000到1001 1001）以十進制計數(shù)，然后重置回00.請注意，盡管它是一個2位計數(shù)器，但值代表來自 A <的十六進制數(shù)字/ span>到 F 在此代碼中無效。

同樣，如果我們想從0到999（0000 0000 0000到1001 1001 1001）計數(shù)，那么三級聯(lián)十年計數(shù)器是必需的。實際上，可以簡單地通過將各個BCD計數(shù)器電路級聯(lián)在一起來構(gòu)建多十個計數(shù)器，每個十年一個，如圖所示。

2位BCD計數(shù)器從00到99

BCD計數(shù)器摘要

在本教程中，我們看到BCD計數(shù)器是一個經(jīng)歷十個狀態(tài)序列的設(shè)備當它被計時并在計數(shù)9之后返回0.在上面的簡單示例中，輸入時鐘脈沖來自按鈕開關(guān)，但計數(shù)器可用于計算許多真實世界事件，例如計算移動物體。

然而，可能需要合適的電路來為每個要計數(shù)的事件生成電脈沖，因為這些事件可能以離散的時間間隔發(fā)生，或者它們可能是完全隨機的。

在許多數(shù)字電子中電路和應(yīng)用，數(shù)字計數(shù)器使用Toggle觸發(fā)器或任何其他類型的觸發(fā)器實現(xiàn)，可以連接以提供所需的切換功能，或與使用專用計數(shù)IC，如74LS90。二進制計數(shù)器是通過二進制序列的計數(shù)器，n位二進制計數(shù)器由“n”個觸發(fā)器組成，從0到2n-1計數(shù)。

BCD計數(shù)器遵循十個序列使用 0000 到 1001 的BCD編號進行狀態(tài)和計數(shù)，然后返回 0000 并重復(fù)。這樣的計數(shù)器必須至少有四個觸發(fā)器來表示每個十進制數(shù)字，因為十進制數(shù)字由二進制代碼表示，至少有4位給出MOD-10計數(shù)。

我們也見過可以使用四個LED或數(shù)字顯示器顯示BCD編碼輸出。但要顯示0到9之間的每個數(shù)字需要一個解碼器電路，它將二進制編碼數(shù)字表示轉(zhuǎn)換為每個顯示段上的適當邏輯電平。

顯示解碼器電路可以由組合邏輯元件構(gòu)成市場上有許多專用集成電路來執(zhí)行這項功能，例如74LS47 BCD到7段解碼器/驅(qū)動器IC。

大多數(shù)7段顯示器通常用于多位數(shù)計數(shù)應(yīng)用，所以通過將更多BCD計數(shù)器級聯(lián)在一起，可以構(gòu)建4位計數(shù)器，最大讀數(shù)為9999。

74LS90 BCD計數(shù)器是一種非常靈活的計數(shù)電路，可用作分頻器或制造通過將適當?shù)妮敵龇答伝豂C的復(fù)位和置位輸入，將任何整數(shù)計數(shù)從2分為9。