介绍计数器

像移位寄存器和其他组合电路一样，在数字电子中还有一个我们最常用的重要元素。他们是计数器。计数器不仅用于计数，还可用于测量频率和时间;递增内存地址。

计数器是专门设计的同步顺序电路，在这种电路中，计数器的状态等于触发器在电路中保存的计数。计数器计算或记录事件发生的次数。

计数器是关键的硬件部件，定义为“用于计数脉冲数的数字电路”。计数器被我们称为“计时器”。计数器电路是触发器应用的最好例子。计数器是通过将触发器分组并给它们应用一个时钟信号来设计的。简单地说，计数器就是那些具有一组存储元素(如触发器)来保存计数的计数器。

计数器模式。计数器的“mod”表示通过它的循环的状态数，在将计数器设置为初始状态之前。例如，一个二进制mod 8计数器有8个可计数的状态。从000到111。mod 8计数器从0到7。

一个二进制mod 4计数器有4个计数状态，从000到011。mod 4计数器从0到4。这意味着，通常一个mod N计数器可以包含N个触发器，其中2n = N。

需要计数器

计数意味着操作符的值相对于它之前的状态值递增或递减。因此，为了执行数学运算，我们只使用计数器。除了计数器，我们不能使用任何其他逻辑设备来执行此操作(计数)。

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类型的计数器

有两种类型的计数器可供数字电路，它们是

1. 同步计数器
2. 异步计数器

下面将解释不同类型的计数器。

同步计数器

使用时钟信号改变其过渡的计数器称为“同步计数器”。这意味着同步计数器依赖于它们的时钟输入来更改状态值。同步计数器中的所有触发器都由相同的时钟信号触发。

特点:

• 它们的结构设计很简单。所有的触发器都是相互连接的，并将由相同的时钟信号驱动。
• 先前触发器的状态输出决定当前触发器的状态变化。
• 由于所有触发器都将同步工作，同步计数器不需要设置。
• 我们需要多个逻辑门来实现同步计数器。
• 他们的行动很快。

异步计数器

定义:转换中的变化不依赖于时钟信号输入的计数器称为“异步计数器”。在这些计数器中，第一个触发器连接到外部时钟信号，其余的由前一个触发器的状态输出(Q & Q ')来计时。

特点:

• 异步计数器的另一个名称是“波纹计数器”。
• 这些在设计上非常简单。
• 由于设计简单，使用较少的逻辑门来构造异步计数器。
• 与同步计数器相比，异步计数器的操作非常慢。

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异步与同步计数器

让我们比较同步和异步计数器的操作和特性。下面列出了他们之间的不同之处。

同步计数器	异步计数器
传播延迟非常低。	传播延迟比同步计数器的传播延迟高。
它的工作频率非常高。	最大工作频率很低。
这些比波纹计数器的速度快。	这些操作很慢。
需要设计大量的逻辑门	所需的逻辑门较少。
成本太高。	低成本。
同步电路易于设计。	复杂的设计。
可用于同步的标准逻辑包。	对于异步计数器，标准逻辑包是不可用的。

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计数器的实例

我们在许多应用程序中使用计数器。无论何时我们遇到计时器的使用，我们都使用同步类型的计数器。

• 假设，在我们的厨房用具中，我们使用微波炉。我们设置了一些温度来加热保存在里面的食物。计数器内部计算温度和时间的增加或减少。如果它达到预先设定的温度，那么它可以防止进一步加热和变质的食物。
• 洗衣机:我们在洗衣机中也使用柜台。与微波炉的计数操作类似，洗衣机的计数器会计算我们设定的操作时间。
• 在微波炉和洗衣机中，我们设置了特定的时间，它开始每一秒减少。当计数器的值变为零时，就激活开/关开关。因此，设备的操作是由计数器控制的。

柜台的一些其他应用:计算进出我们使用的体育场或礼堂的人数，柜台在入口大门或门。这些计数器将清点人数。对于每个人的输入，counter的值增加1。同样地，每离开一个人，计数器的值就减少1。

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计数器的应用

计数器在许多数字电子设备中得到了应用。下面列出了他们的一些申请。

• 频率计数器
• 数字时钟
• 模拟到数字转换器。
• 在设计上作一些改变，计数器可以用作分频电路。分频电路是将输入频率精确地除以2的电路。
• 在时间测量。这意味着用定时器来计算时间，比如用微波炉和洗衣机等电子设备。
• 我们可以利用计数器来设计数字三角波发生器。

除了同步和异步计数器，还有许多其他类型的计数器，比如十进制计数器、二进制计数器、环形计数器、约翰逊计数器、上/下计数器等，我们将在接下来的会议中讨论它们。

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