用整体反馈法构建任意模值计数器的探究:如何构建模60nbcd码计数器

时间：2019-01-06 03:35:32　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：本文首先对常用计数器的模值、复位、置数方式进行了归纳，然后在已有的由M进制集成计数器构成N进制计数器（N＜M）的基础上，着重讨论了N＞M时运用整体法将多片同一集成计数器通过不同连接获得任意模值计数器的方法。
　　关键词：集成计数器级联整体反馈复位整体反馈置数
　　
　　一、引言
　　计数器是数字系统中用途广泛的基本逻辑器件，它不但可以用来计数，而且能用于分频，定时及数字运算等。构建N进制计数器常用方法有两种：一是利用触发器和门电路来设计；二是利用集成计数器构成［１］。后者更为简便、经济，但是因常用集成计数器只有二进制，十进制仅有几种，这就需要灵活地掌握运用它们来构建任意N进制计数器常用方法，本文着重介绍N＞M的构建方法。
　　二、常用集成计数器介绍
　　常用计数器一般设有复位输入端和置数输入端，而且无论是复位还是置数都有同步和异步之分。设计时首先要清楚芯片计数的模，同时要注意复位、置数工作方式，为便于运用，现对它们作一系统总结：
　　74163：同步复位，同步置数四位二进制同步加法计数器。
　　74193/74197/74192：异步复位，异步置数计数器，其中74193是四位二进制可逆计数器，74197是四位二进制异步加法计数器，74192是十进制同步计数器。
　　74161/74160：异步复位，同步置数计数器，其中74161是四位二进制可逆计数器，74160是十进制同步加法计数器。
　　T4161：具同步置数功能四位二进制计数器［2，3，4］。
　　值得提醒的是四位二进制计数器的模M=2=16，十进制计数器的模M=10。
　　三、构成任意模值N＜M计数器方法回顾
　　主要有反馈复位法和反馈置数法两种，现将两种方法总结如下：
　　在此，具体的方法及实例就不作介绍了，已有相关文献作了具体的说明［5］。
　　四、构成任意模值N＞M计数器方法（仅以两片同一集成计数器为例说明）
　　1.N可以分解为两个小于M的因数M、M的情况。
　　采用级联法［5］：可以将两片计数器通过置数或复位法分别构成M1、M进制计数器，后将它们连接起来，即可构成N=M*M进制计数器。此处级联方式可以采用串行进位方式（以低位片的进位输出信号作为高位片的脉冲输入信号）；也可采用并行进位方式（以低位片的进位输出信号作为高位片的工作状态控制信号，两片的脉冲输入端同时接计数输入信号）。
　　例1：利用四位二进制计数器74LS161构成24进制计数器。
　　方法1：采用并行进位方式，每片用进位输出置数方式如图（1），其电路工作原理是：低位片（1）初态是1010，当计数脉冲到来时，其开始计数，当计数至1111态时CO输出高电平，高位片（2）开始计数，同时（1）片重新被置数为1010态如图（2）；高位片（2）初态为1100，当计数至1111态时CO输出高电平，高位片（2）重新被置数为1100态如图（3），这样低位片计6个数，高位片计1个数，当高位片计满4个数，两片都回到初态，完成一个计数循环。故低位片（1）进制为M=6，高位片（2）进制为M=4，级联后进制为N=M*M=24。
　　方法2：采用串行进位方式，每片用异步复位方式如图（4）。其电路工作原理为：低位片（1）初态S=0000，复位信号为S=0110，由于是异步复位，所以状态0110只不过是过渡态，有效状态只有六个状态，如图（5）进制M=6，当计满6个数后CO输出高电平，高位片（2）开始计数，同上分析过程计满4个数（即进制M=4）两片同时复位完成一个计数循环，故级联后进制N=M*M=24。
　　
　　2.N＞M且不可以分解为两个小于M的因数乘积。
　　采用整体法：先将两片M进制计数器级联为M*M计数器，再用整体复位法或整体置数法构成N＜M*M进制任意模值计数器。
　　（1）整体反馈复位法［6］
　　例2：利用整体异步复位法将十进制计数器74LS160构成29进制计数器。
　　电路工作原理：由图（6）知，只有当（1）片的计数状态Q3Q2Q1Q0为1001时，CO为1，（2）片才能计数。如果没有反馈逻辑（即恒接高电平），则电路为100进制计数器。现在加反馈逻辑，当计数状态为（00101001）8421BCD=（29）10时，与非门输出为0。由于芯片采用异步复位，且复位控制端低电平有效，所以计数器马上复位。电路的有效状态从（00）10到（28）10，共29个，电路为29进制计数器。电路中的（29）10状态维持的时间极短，为过渡态，不是计数器的有效状态，可不加考虑。
　　设计要点：用这种芯片设计N进制计数器，反馈代码为（N），将（N）用8421BCD码表示，通过计数器状态输出端与8421BCD码比较，来确定反馈信号应从何处引出。本例要设计的是29进制计数器，反馈代码为（29），相应的8421BCD码为00101001，通过比较，确定反馈信号应取自（2）芯片的Q1及（1）芯片的Q3，Q0。
　　例3：用整体同步复位法将四位二进制计数器74LS163构成29进制计数器。
　　只要对上图稍加修改即可。由于复位控制方式为同步复位，初态为S，要构成N=29进制计数器，复位信号为S=S，反馈代码为（28），由于74LS163是二进制计数器，因此这里要把（28）转化为二进制数即（00011100），通过比较可确定此时的反馈信号，取自（2）片的Q0及（1）片的Q3，Q2。图略。
　　（2）整体反馈置数法
　　此法初态不像反馈复位法必须是S，可以根据需要来自行设置，实际应用较为广泛。总体设计方法相似但需要考虑初态。
　　例4：利用整体异步置数法将十进制计数器74192构成13进制计数器。
　　电路工作原理：两片级联后由图（7）知初态S为（00000001）=（1），即i=1。要构成N=13进制计数器，置数信号为S=S14，置数代码为（14），转化为8421BCD码为（14）=（00010100），因74192是十进制计数器。可确定此时的反馈信号如图(7)所示。
　　例5：利用整体同步置数法将四位二进制计数器T4161构成25进制计数器。
　　电路工作原理：两片级联后由图（8）知初态S为（00000010）=（2）（即i=2），要构成N=25进制计数器，置数信号为S=S，置数代码为（26），T4161是二进制计数器，则（26）=（00011010）可确定此时的反馈信号如图（8）所示。
　　整体法同样适用于第1种情况。
　　例6：用整体异步复位法重做例1。如图（9）其电路工作原理同上在此不再多说。
　　五、结语
　　通过以上分析，可以得出将多片同一M进制计数器运用整体法设计出任意N进制（N＞M）计数器的方法。
　　1.将n个芯片级联成Mn进制计数器。
　　2.确定反馈代码，如采用整体复位反馈方式：异步反馈代码为（N）；同步反馈代码为（N-1）；整体置数反馈方式：异步反馈代码为（i+N）；同步反馈代码（i+N-1）；
　　3.反馈代码转换：芯片为十进制计数器，将反馈代码转换为8421BCD码；如为四位二进制计数器，需将反馈代码转换为二进制代码。
　　4.连接电路：将转换后的代码与计数器的输出端比较，让与“1”对应的引脚作用到与非门（或者与门），再将其输出到芯片的复位端或者置数端即可。
　　六.结语
　　本文通过对两片同一集成计数器运用整体法构建任意模值N进制计数器（N＞M）作了系统的介绍和归纳，当然也可以推广到多于两片的情况和不同集成计数器之间的连接。
　　
　　参考文献：
　　［1］康华光.电子技术基础（数字部分）［M］.北京：高等教育出版社，2006.
　　［2］阎石.数字电子技术基础［M］.北京：高等教育出版社，2006.
　　［3］李娅.电子技术基础［M］.南京：江苏科学技术出版社，2005.
　　［4］黄冬梅.电子技术［M］.北京：中国轻工业出版社，2006.
　　［5］姚�.用集成计数器构成任意进制计数器的方法［J］.南昌：江西电力职业技术学院学报，2003，（2）.
　　［6］林涛，巨永峰.任意进制计数器设计方法［J］.西安：现代电子技术，2008，（15）.
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