采用中规模集成器件设计任意模值计数器
时间：2023-03-13作者：佚名
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中规模时序逻辑器件常见的主要包括计数器、锁存器、移位寄存器等。下面重点介绍用中规模集成器件实现任意模值计算（分频）器的方法。
应用N 进制中规模集成器件实现任意模值M（M＜N ）计算分频时，主要从N 进制计数器的状态转移表中跳跃（N-M ）个状态，从而得到M 个状态转移的M 计数分频器。通常利用中规模集成器件的清除端和置入控制端进行设计。 1.利用清除端的复位法 当中规模N 进制计数器从S0状态开始计数时，计数器输入M 个脉冲后，N 进制计数器处于SM 状态，利用SM 状态产生一个清除信号，加到清除端，使计数器返回到S0状态，这样就跳跃了（N-M ）个状态，从而实现模值为M 的计数分频。 2.利用置入控制端的置位法 利用中规模器件的置入控制端，可以置入某一固定二进制数值，从而使N 进制计数器跳跃（N-M ）个状态，实现模值为M 的计数分频。 1、 74161的应用 例1 用74161构成九进制加计数器 解：九（N =9）进制计数器有九个状态，而74161在计数过程中有16（M =16）个状态，因此属于M >N 的情况。此时必须设法跳过M -N（＝16－9＝7）个状态。通常用两种方法实现，即反馈清零法和反馈置数法。 1. 反馈清零法 反馈清零法适用于有清零输入端的集成计数器。74161具有异步清零功能，在其计数过程当中,不管它的输出处于哪一状态，只要在异步清零输入端加一低电平电压，使RD＝0，74161的输出会立即从那个状态回到0000状态。清零信号（RD＝0）消失后，74161又从0000状态开始重新计数。 图1(a)所示的九进制计数器,就是借助74161的异步清零功能实现的。图1(b)是该九进制计数器的主循环状态图。  图1 用反馈清零法将74161接成九进制计数器(a)逻辑电路图(b)主循环状态图
由图可知，74161从0000状态开始计数，当输入第九个CP 脉冲（上升沿）时，输出QDQCQBQA＝1001，通过与非门译码后，反馈给RD0端一个清零信号，立即使QDQCQBQA返回0000状态，接着,RD端的清零信号也随之消失，74161重新从0000状态开始新的计数周期。要说明的是，此电路一进入1001状态后，立即又被置成0000状态,即1001状态仅在极短的瞬间出现,因此,在主循环状态图中用虚线表示。这样就跳过了1001―1111七个状态,获得了九进制计数器。 具有同步清零功能的M 进制集成计数器也可用反馈清零法构成N 进制计数器。 2. 反馈置数法 反馈置数法适用于具有预置数功能的集成计数器。对于具有同步预置数功能的计数器而言，在其计数过程中，可以将它输出的任何一个状态通过译码，产生一个预置数控制信号反馈至预置数控制端，在下一个CP 脉冲作用后，计数器就会把预置数输入端A、B、C、D的状态置入输出端。预置数控制信号消失后，计数器就 从被置入的状态开始重新计数。图2（a）和图3都是借助同步预置数功能，采用反馈置数法，用74161构成九进制计数器的。  图2 用反馈置数法将74161接成九进制计数器(a)逻辑电路图(b)主循环状态图
其中图2(a)的接法是把输出QDQCQBQA＝1000状态译码产生预置数控制信号0,反馈至LD 端,在下一个CP 脉冲的上升沿到达时置入0000状态。图2(b)是图2(a)电路的主循环状态图。其中0001―1000这8个状态是74161进行加1计数实现的，0000是由反馈(同步)置数得到的。由此可见，在图2(a)中,反馈置数操作可在74161计数循环状态（0000―1111）中的任何一个状态下进行。例如可将QDQCQBQA＝1111状态的译码信号加至LD端，这时预置数据输入端应为0111（＝1111―1000）状态。 图3电路的接法是将74161计数到1111状态时产生的进位信号译码后,反馈到预置数控制端。预置数据输入端置成0111状态。
该电路从0111状态开始加1计数，输入第8个CP 脉冲后到达1111状态，此时RCO=ET•QD•QC•QB•QA=1，LD＝0 。在第9个CP脉冲作用后，QDQCQBQA被置成0111状态，同时使RCO=0,LD=1。新的计数周期又从0111开始。
具有异步置数功能的M 进制集成计数器也可用反馈置数法构成N 进制计数器。 例2 用74HCT161组成256进制计数器 解：因为N(=256)>M(=16),且256＝16×16，所以要用两片74HCT161构成此计数器。每片均接成十六进制。 片与片之间的连接方式有并行进位（低位片的进位信号作为高位片的使能信号）和串行进位（低位片的进位信号作为高位片的时钟脉冲，即异步计数方式）两种。
图4(a)是以并行进位的方式连接的256进制计数器。两片74HCT161的CP 端均与计数脉冲CP 连接，因而是同步计数器。低位片（片1）的使能端ET＝EP=1,因而它总是处于计数状态；高位片（片2）的使能端接至低位片的进位信号输出端RCO，因而只有当片1计数至1111状态，使其RCO=1时,片2才能处于计数状态。在下一个计数脉冲作用后，片2计入一个脉冲，片1由1111状态变成0000状态，它的进位信号也变成0，使片2停止计数。 图4(b)是以串行进位的方式连接的256进制计数器。其中，片1的进位输出信号RCO 经反相器反相后作为片2的计数脉冲CP2。显然，这是一个异步计数器。虽然两芯片的使能控制信号都为1,但只有当片1由1111变成0000状态，使其RCO由1变为0，CP2由0变为1时，片2才能计入一个脉冲。其他情况下,片2都将保持原有状态不变。 | ||||||
