BCD 計數(shù)器狀態(tài)圖　　bcd計數(shù)器狀態(tài)圖

　　然后，十進(jìn)制計數(shù)器有四個觸發(fā)器和 16 種潛在狀態(tài)，其中只有 10 種被使用，如果我們將一系列計數(shù)器連接在一起，我們就可以數(shù)到 100 或 1,000，或者數(shù)到我們選擇的任何最終計數(shù)數(shù)字。
　　計數(shù)器可以計數(shù)的總計數(shù)數(shù)稱為其模數(shù)。計數(shù)n 次后返回零的計數(shù)器稱為模 n 計數(shù)器，例如模 8 (MOD-8) 計數(shù)器或模 16 (MOD-16) 計數(shù)器等，對于“n 位計數(shù)器”，計數(shù)的整個范圍是從0到2n-1。
　　但是正如我們在異步計數(shù)器教程中看到的那樣，如果計數(shù)器在計數(shù)十次后重置，并且采用從二進(jìn)制0000（十進(jìn)制“0”）到1001（十進(jìn)制“9”）的 10 分頻計數(shù)序列，則該計數(shù)器稱為“二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制計數(shù)器”或簡稱BCD 計數(shù)器，并且可以使用至少四個觸發(fā)器構(gòu)建 MOD-10 計數(shù)器。
　　它之所以被稱為 BCD 計數(shù)器，是因為它的十狀態(tài)序列是 BCD 碼的序列，并且沒有規(guī)則模式，這與直接二進(jìn)制計數(shù)器不同。然后，??單級 BCD 計數(shù)器（例如 74LS90）從十進(jìn)制 0 計數(shù)到十進(jìn)制 9，因此最多可以計數(shù) 9 個脈沖。還請注意，數(shù)字計數(shù)器可以根據(jù)輸入控制信號向上計數(shù)或向下計數(shù)或向上和向下計數(shù)（雙向）。
　　二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制代碼是由四個二進(jìn)制數(shù)字組成的8421代碼。8421 名稱指的是所用四個數(shù)字或位的二進(jìn)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(jìn)制和二進(jìn)制數(shù)字之間輕松轉(zhuǎn)換?！　?4LS90 BCD計數(shù)器

　　74LS90 集成電路基本上是一個 MOD-10 十進(jìn)制計數(shù)器，可產(chǎn)生 BCD 輸出代碼。74LS90 由四個主從 JK 觸發(fā)器組成，內(nèi)部連接以提供 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)動的獨立切換 JK 觸發(fā)器和三個切換 JK 觸發(fā)器，它們形成由CLK B輸入驅(qū)動的異步計數(shù)器，如圖所示。
　　74LS90 BCD計數(shù)器
　　74ls90 bcd計數(shù)器
　　計數(shù)器的四個輸出用字母符號Q表示，其數(shù)字下標(biāo)等于 BCD 計數(shù)器電路代碼中相應(yīng)位的二進(jìn)制權(quán)重。例如，Q A、Q B、Q C和Q D。74LS90 計數(shù)序列在時鐘信號的負(fù)向沿觸發(fā)，即時鐘信號CLK從邏輯 1（高電平）變?yōu)檫壿?0（低電平）。
　　附加輸入引腳R 1和R 2是計數(shù)器“復(fù)位”引腳，而輸入S 1和S 2是“設(shè)置”引腳。當(dāng)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，即 0 ( 0000 )，而當(dāng)設(shè)置輸入S 1和S 2連接到邏輯 1 時，它們將計數(shù)器設(shè)置為最大值，即 9 ( 1001 )，而不管實際計數(shù)數(shù)或位置如何。
　　正如我們之前所說，74LS90 計數(shù)器在同一封裝內(nèi)包含一個 2 分頻計數(shù)器和一個 5 分頻計數(shù)器。然后，我們可以使用任一計數(shù)器來生成一個 2 分頻頻率計數(shù)器、一個 5 分頻頻率計數(shù)器，或者將兩者結(jié)合起來生成我們所需的 10 分頻 BCD 計數(shù)器。
　　在組成 5 分頻計數(shù)器部分的四個觸發(fā)器被禁用的情況下，如果將時鐘信號施加到輸入引腳 14 ( CLK A ) 并將輸出取自引腳 12 ( Q A )，我們可以生成一個標(biāo)準(zhǔn)的 2 分頻二進(jìn)制計數(shù)器，用于分頻電路，如圖所示?！　?4LS90 2分頻計數(shù)器

　　74ls90 除以2計數(shù)器
　　為了產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的 5 分頻計數(shù)器，我們可以禁用上面的第一個觸發(fā)器，并將時鐘輸入信號直接應(yīng)用于引腳 1 ( CLK B )，輸出信號取自引腳 11 ( Q D )，如圖所示?！　?4LS90 5分頻計數(shù)器

　　74ls90 5分頻計數(shù)器
　　請注意，使用此 5 分頻計數(shù)器配置，輸出波形不對稱，但具有 4:1 的標(biāo)記空間比。也就是說，四個輸入時鐘信號產(chǎn)生低電平或邏輯“0”輸出，第五個輸入時鐘信號產(chǎn)生高電平或邏輯“1”輸出。
　　要生成 10 分頻的 BCD 十進(jìn)制計數(shù)器，需要使用兩個內(nèi)部計數(shù)器電路，從而得到 2 倍 5 分頻值。由于觸發(fā)器“A”的第一個輸出Q A未在內(nèi)部連接到后續(xù)級，因此可以通過將此Q A輸出連接到CLK B輸入（如圖所示）來擴(kuò)展計數(shù)器以形成 4 位 BCD 計數(shù)器?！　?4LS90 10分頻計數(shù)器

　　74ls90 10分頻計數(shù)器
　　然后我們可以看到，BCD 計數(shù)器是二進(jìn)制計數(shù)器，計數(shù)范圍從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，則每次釋放按鈕開關(guān)時，計數(shù)器都會計數(shù)一。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(jìn)制編碼的十進(jìn)制計數(shù)。
　　74LS90 BCD十進(jìn)制計數(shù)器
　　74ls90十進(jìn)制計數(shù)器
　　連續(xù)按下按鈕開關(guān)SW 1會使計數(shù)增加到 9，即 1001。按下第十次時，輸出ABCD將重置為零，以開始新的計數(shù)序列。有了這樣的 MOD-10 脈沖整數(shù)，我們可以使用十進(jìn)制計數(shù)器來驅(qū)動數(shù)字顯示器。
　　如果我們想使用七段顯示器顯示計數(shù)序列，則需要對 BCD 輸出進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕獯a才能顯示。能夠解碼 74LS90 BCD 計數(shù)器的四個輸出并點亮顯示器所需段的數(shù)字電路稱為解碼器。
　　驅(qū)動顯示器
　　幸運(yùn)的是，有人已經(jīng)設(shè)計并開發(fā)出BCD 到 7 段顯示解碼器IC，例如 74LS47，可以實現(xiàn)這一功能。74LS47 有四個輸入端，分別用于 BCD 數(shù)字A、B、C和D，以及七段顯示器的每個段的輸出端。
　　請注意，標(biāo)準(zhǔn) 7 段 LED 顯示屏通常有八個輸入連接，每個 LED 段一個，一個用作所有內(nèi)部顯示段的公共端子或連接。某些顯示屏還具有小數(shù)點 (DP) 選項。
　　74LS47 BCD 至 7 段驅(qū)動器
　　74ls47 7段驅(qū)動器
　　74LS47 顯示解碼器接收 BCD 代碼并生成必要的信號以激活相應(yīng)的 LED 段，這些 LED 段負(fù)責(zé)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，因此低電平（邏輯 0）輸出將點亮 LED 段，而高電平（邏輯 1）輸出將使其“關(guān)閉”。對于正常運(yùn)行，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，并且設(shè)計用于解碼共陽極 7 段 LED 顯示屏，但 74LS48 解碼器/驅(qū)動器 IC 完全相同，只是它具有高電平有效輸出，設(shè)計用于解碼共陰極 7 段顯示屏。因此，根據(jù)您擁有的 7 段 LED 顯示屏的類型，您可能需要 74LS47 或 74LS48 解碼器 IC。
　　74LS47 二進(jìn)制編碼十進(jìn)制輸入可連接到 74LS90 BCD 計數(shù)器的相應(yīng)輸出，以便在每次按下按鈕SW1時在 7 段顯示屏上顯示計數(shù)序列，如所示。通過改變按鈕和 1kΩ 電阻的位置，可以使計數(shù)在按鈕開關(guān)SW1激活或釋放時發(fā)生變化。
　　最終的 4 位 BCD 計數(shù)器電路
　　74ls90電路
　　請注意，7 段顯示器由七個單獨的發(fā)光二極管組成。限制通過七段顯示器的電流的最佳方法是使用與七個 LED 串聯(lián)的限流電阻器（如圖所示）。但我們可以通過兩種方式做到這一點。　　限流電阻

　　單限流電阻
　　單電阻 ——這里使用單串聯(lián)限流電阻R。如果您不是特別關(guān)心恒定的顯示亮度，那么這是控制 7 段顯示器最簡單??、最便捷的選項?！　ED 發(fā)出的光量隨流經(jīng)設(shè)備的電流而變化，流經(jīng)電阻器的電流由顯示段數(shù)共享。那么顯示屏的亮度現(xiàn)在取決于同時點亮的段數(shù)。

　　多路限流電阻
　　多個電阻器 ——這里每個段都有自己的限流電阻器，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 毫安的電流來點亮各個段，因此選擇限流電阻的電阻值（所有電阻值都相同）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，某些顯示器可能會損壞。
　　這樣做的好處是，特定 LED 段的亮度不取決于其他六個 LED 的狀態(tài)，從而使顯示屏亮度恒定?？梢赃x擇限流電阻的值來提供正確的亮度，因為環(huán)境光量也將決定所需的 LED 強(qiáng)度。
　　我們的電路顯示了一個簡單的 0 到 9 數(shù)字計數(shù)器，它使用74LS90 BCD 計數(shù)器和 74LS47 7 段顯示驅(qū)動器。要計數(shù)超過 10 并產(chǎn)生 2 位十進(jìn)制計數(shù)器和顯示，我們需要將兩個獨立的十分頻計數(shù)器級聯(lián)在一起。2 位 BCD 計數(shù)器將以十進(jìn)制從 00 計數(shù)到 99（0000 0000 到 1001 1001），然后重置回 00。請注意，雖然它將是一個 2 位計數(shù)器，但表示從A到F的十六進(jìn)制數(shù)的值在此代碼中無效。
　　同樣，如果我們想從 0 計數(shù)到 999（0000 0000 0000 到 1001 1001 1001），則需要三個級聯(lián)十進(jìn)制計數(shù)器。事實上，只需將單個 BCD 計數(shù)器電路級聯(lián)在一起即可構(gòu)建多個十進(jìn)制計數(shù)器，每個十進(jìn)制一個，如圖所示?！　? 位 BCD 計數(shù)器，范圍從 00 到 99

　　2位bcd計數(shù)器
　　BCD 計數(shù)器摘要
　　在本教程中，我們已經(jīng)看到BCD 計數(shù)器是一種在時鐘控制下經(jīng)歷十個狀態(tài)序列并在計數(shù)到 9 后返回到 0 的設(shè)備。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)器可用于計數(shù)許多現(xiàn)實世界事件，例如計數(shù)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(jī)的。
　　在許多數(shù)字電子電路和應(yīng)用中，數(shù)字計數(shù)器是使用切換觸發(fā)器或任何其他類型的觸發(fā)器來實現(xiàn)的，這些觸發(fā)器可以連接起來提供所需的切換功能，或者使用專用計數(shù) IC（例如 74LS90）。二進(jìn)制計數(shù)器是經(jīng)過二進(jìn)制序列的計數(shù)器，n 位二進(jìn)制計數(shù)器由“n”個觸發(fā)器組成，從 0 計數(shù)到 2n-1。
　　BCD 計數(shù)器遵循十個狀態(tài)的序列，使用從0000到1001 的BCD 數(shù)字進(jìn)行計數(shù)，然后返回到0000并重復(fù)。這種計數(shù)器必須至少有四個觸發(fā)器來表示每個十進(jìn)制數(shù)字，因為十進(jìn)制數(shù)字由二進(jìn)制代碼表示，其中至少有四位提供 MOD-10 計數(shù)。
　　我們還看到，BCD 編碼輸出可以使用四個 LED 或數(shù)字顯示器顯示。但要顯示從 0 到 9 的每個數(shù)字，需要一個解碼器電路，該電路將二進(jìn)制編碼數(shù)字表示轉(zhuǎn)換為每個顯示段上的適當(dāng)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可以執(zhí)行此功能，例如 74LS47 BCD 至 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計數(shù)應(yīng)用，因此通過級聯(lián)更多 BCD 計數(shù)器，可以構(gòu)建顯示最大讀數(shù)為 9999 的 4 位計數(shù)器。
　　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，或通過將適當(dāng)?shù)妮敵龇答伒?IC 的復(fù)位和置位輸入來劃分從 2 到 9 的任何整數(shù)計數(shù)。