电子学/计数器
计数器是一种根据时钟或其他脉冲输入生成特定模式二进制值的设备。 存在三种简单的计数器类型：异步、同步和环形。[[
如果将移位寄存器的输出反馈到输入，就会形成环形计数器。 只要应用时钟脉冲，移位寄存器中包含的数据模式就会循环。 例如，在下图中，数据模式将在每个四个时钟脉冲后重复。 然而，我们必须加载一个数据模式。 全 0 或全 1 不算。 这种情况下连续的逻辑电平是否有用？
我们提供了一种将数据加载到配置为环形计数器的并行输入/串行输出移位寄存器中的方法。 任何随机模式都可以加载。 最通用的模式是单个 1。
在移位之前，将二进制 1000 加载到上面的环形计数器中，会产生一个可见的模式。 在我们的 4 级示例中，单个级的数位模式每个四个时钟脉冲重复一次。 所有四个级的波形看起来都一样，只是从一个级到下一个级有一个时钟时间的延迟。 请参见下图。
上面的电路是一个除 4 计数器。 将时钟输入与任何一个输出进行比较，显示出 4:1 的频率比。 一个除 10 环形计数器需要多少个级？ 十个级将在每个十个时钟脉冲后循环 1。
上面展示了初始化环形计数器为 1000 的另一种方法。 移位波形与上面的波形相同，每四个时钟脉冲重复一次。 初始化的需求是环形计数器相对于传统计数器的缺点。 至少它必须在加电时初始化，因为没有办法预测触发器会以什么状态加电。 从理论上讲，初始化应该永远不需要再次进行。 在实际应用中，触发器最终可能会受到噪声的损坏，从而破坏数据模式。 一个像传统的同步二进制计数器那样的“自校正”计数器会更可靠。
上面的二进制同步计数器只需要两个级，但需要解码器门。 环形计数器有更多级，但它本身是解码的，节省了上面的解码器门。 环形计数器的另一个缺点是它不是“自启动”的。 如果我们需要解码后的输出，环形计数器看起来很有吸引力，特别是如果大部分逻辑都在单个移位寄存器封装中。 如果没有，传统二进制计数器在没有解码器的情况下更简单。
从同步二进制计数器解码的波形与前面的环形计数器波形相同。 计数器序列为 (QA QB) = (00 01 10 11)。
异步计数器是最简单的计数器类型。 它们只不过是依次连接在一起的触发器，每个触发器将其输出频率除以二。 结果是二进制计数。 它们被称为异步计数器，因为新的计数是“级联”通过它们的。 异步计数器的主要缺点是，由于新的计数“级联”通过触发器，所有计数位的到达时间都不同。
同步计数器是由触发器和逻辑门组成的简单状态机。 它们有两部分，一部分是触发器组成的寄存器，另一部分是逻辑门组成的解码器。 寄存器是一组简单的触发器，它们都同时被时钟触发。 这样，它们可以保持计数器的输出值，直到下一个时钟周期。 解码器会对当前的计数进行解码，并为触发器生成下一个计数的正确值。 例如，在简单的向上计数器中，解码器始终会输出当前计数加一。 同步计数器的主要优点是，所有输出位的变化时间相同。