二進制編碼的十進制是一個串行數(shù)字計數(shù)器，可計數(shù)十位數(shù)字，它會為每個新的時鐘輸入重置。由于它可以通過10種獨特的輸出組合，因此也被稱為“十進制(BCD)計數(shù)器”。十進制計數(shù)器可以計數(shù)0000、0001、0010、1000、1001、1010、1011、1110、1111、0000和0001等。

4位二進制計數(shù)器將跳過16(24)個輸出中的任何六個輸出而作為十進制計數(shù)器。有一些用于十進制計數(shù)器的IC，可以在電子電路中隨時使用，例如74LS90，它是一種異步十進制計數(shù)器，其電路圖如下圖所示：

上圖顯示了使用JK觸發(fā)器構(gòu)建的十進制計數(shù)器。J輸出和K輸出連接到邏輯1，每個觸發(fā)器的時鐘輸入連接到下一個觸發(fā)器的輸出，除了最后一個觸發(fā)器。與非門的輸出與所有觸發(fā)器的清零輸入“CLR”并聯(lián)。此紋波計數(shù)器最多可計數(shù)16，即24。

工作原理

當十進制計數(shù)器處于REST狀態(tài)時，計數(shù)等于0000，這是計數(shù)器周期的第一階段。當將時鐘信號輸入連接到計數(shù)器電路時，電路將對二進制序列進行計數(shù)。第一個時鐘脈沖可以使電路計數(shù)到9(1001)，下一個時鐘脈沖前進到計數(shù)10 (1010)。

然后端口X1和X3將為高電平。眾所周知，對于高輸入，與非門輸出將是低的。與非門輸出連接到CLR輸入，因此它重置十進制計數(shù)器中的所有觸發(fā)器級，這意味著計數(shù)9之后的脈沖將再次從計數(shù)0開始計數(shù)。

真值表

十進制計數(shù)器的真值表如下圖所示：

上表描述了十進制計數(shù)器的計數(shù)操作，它表示輸入脈沖的十進制計數(shù)的電路計數(shù)。當計數(shù)達到10 (1010) 時，與非門輸出為零。計數(shù)由與非門X1和X3的輸入解碼。計數(shù)10后，邏輯門NAND將觸發(fā)其輸出從1到0，并重置所有觸發(fā)器。

狀態(tài)圖

十進制計數(shù)器的狀態(tài)圖如下所示：

通過觀察十進制計數(shù)器電路圖，可以發(fā)現(xiàn)它有四個階段，其中每個階段都有一個觸發(fā)器。因此它能夠計算16位或16種潛在狀態(tài)，其中僅使用了10個。計數(shù)從0000(0)到1001(9)，然后與非門將復(fù)位電路。

多個計數(shù)器串聯(lián)連接，可以計數(shù)到任何所需的數(shù)字。計數(shù)器電路可以計數(shù)的數(shù)字稱為“Mod”或“Modulus”。如果計數(shù)器在計數(shù)n位后自行復(fù)位，則稱為“Mod- n計數(shù)器”或“Modulo-n計數(shù)器”，其中n是整數(shù)。

Mod n計數(shù)器可以從0計算到2n-1。目前有幾種類型的計數(shù)器可用，如Mod 4計數(shù)器、Mod 8計數(shù)器、Mod 16計數(shù)器和Mod 5計數(shù)器等。

常用的十進制計數(shù)器IC

4017B和7049是設(shè)計十進制計數(shù)器最常用的IC，下面列出了用于十進制計數(shù)器的其它常用集成電路 (IC) 及其用途：

74LS90十進制計數(shù)器IC

IC 74LS90是用來設(shè)計十進制計數(shù)器的最常用芯片之一，其符號如下：

引腳配置及說明如下：

工作過程如下：

74LS90是一個簡單的計數(shù)器，可以從0到9計數(shù)。由于它是一個4位二進制十進制計數(shù)器，它有4個輸出端口QA、QB、QC和QD。當計數(shù)達到10時，二進制輸出每次復(fù)位為 0 (0000)，另一個脈沖從引腳9開始。IC 7490的Mod通過更改RESET引腳R1、R2、R3、R4來進行設(shè)置。

如果R1和R2中的任何一個為高電平或R3和R4接地，計數(shù)器會將所有輸出QA、QB、QC和QD重置為0。如果引腳R3和R4為高電平，則QA、QB、QC和QD上的計數(shù)為1001。

正如之前所說的，可以通過連接更多的IC n系列來增加十進制計數(shù)器的計數(shù)能力，例如可以用兩個串聯(lián)的7490 IC數(shù)到99。這款7490 IC內(nèi)置了除以2和除以5的計數(shù)器。

74LS90還可以通過連接時鐘輸入2和QA，將所有剩余引腳連接到地，并將脈沖輸入提供給1來用作除以10計數(shù)器。它可以通過在輸入1處提供脈沖，將復(fù)位引腳R3和R4接地，并將QA與輸入2連接來用作除以6計數(shù)器。

此外，7490 IC可以像雙五進制計數(shù)器一樣工作，用于以4位二進制數(shù)的形式存儲十進制數(shù)字。

4017 CMOS十進制計數(shù)器

4017 CMOS十進制計數(shù)器IC符號如下：

引腳配置及說明如下：

頻率計數(shù)中的十進制計數(shù)器

眾所周知，二進制計數(shù)器可用于設(shè)計頻率計數(shù)器。不過，在下圖中，小編使用了十進制計數(shù)器(由JK觸發(fā)器設(shè)計)給出頻率計數(shù)器的電路設(shè)計圖：

波段示意圖：

為了計算未知計數(shù)器的頻率，這里將未知頻率饋送到一個輸入端，并將采樣脈沖饋送到與門的另一個輸入端。當采樣脈沖為高電平時，允許輸入信號傳送到計數(shù)器，否則不允許輸入低電平采樣脈沖。

未知信號的頻率由計數(shù)除以采樣時間間隔給出。與門的第三個輸入由JK觸發(fā)器給出，用于保存產(chǎn)生的輸出或計數(shù)器的結(jié)果。當JK觸發(fā)器的輸入和采樣脈沖均為高電平時，輸出到達計數(shù)器。對于JK觸發(fā)器的每個上升沿，計數(shù)器將由一個單次多諧振蕩器通過向其發(fā)送一個脈沖來復(fù)位。

主要應(yīng)用

十進制(BCD)計數(shù)器的主要優(yōu)勢和應(yīng)用包括：

時鐘生成

時鐘分頻

集成振蕩器

低功耗CMOS

TTL兼容輸入

應(yīng)用在頻率計數(shù)電路中

總結(jié)

眾所周知，二進制計數(shù)器結(jié)構(gòu)簡單，但是讀數(shù)不習(xí)慣，所以在有些場合采用十進制計數(shù)器較為方便。十進制計數(shù)器以二進制的形式來表示具體的十進制的數(shù)，可以計數(shù)0000、0001、0010、1000、1001、1010、1011、1110、1111、0000和0001等。在電子電路中，十進制計數(shù)器的應(yīng)用領(lǐng)域非常的廣泛。