用集成计数器构成任意进制计数器

用集成计数器构成任意进制计数器

姚旻

（安徽理工大学职业技术学院，安徽淮南232007）

摘要：通过对计数原理的分析，系统地讨论了用已有的集成计数器产品构成任意N进制计数器的方法。

关键词：计数器；清零；置数；串行进位；并行进位

0概述

获得N进制计数器常用的方法有两种：一是用时钟触发器和门电路进行设计；二是用集成计数器构成。集成计数器一般都设有清零输入端和置数输入端，且无论是清零还是置数都有同步和异步之分，例如清零、置数均采用同步方式的有集成4位二进制同步加法计数器74163；均采用异步方式的有4位二进制同步可逆计数器74193、4位二进制异步加法计数器74197、十进制同步可逆计数器74192；清零采用异步方式、置数采用同步方式的有4位二进制同步加法计数器74161、十进制同步加法计数器74160；有的只具有异步清零功能，例如CC4520、74190、74191、74290则具有异步清零和置“9”的功能。

在用已有的集成计数器产品构成N 进制计数器时，可经外电路的不同连接得到。假定已有的是M 进制计数器，而需要得到的是N 进制计数器。这时有N ＜M 、N ＞M 两种情况。下面分别讨论这两种情况下构成任意进制计数器的方法。

1 N ＜M 的情况

在M 进制计数器的顺序计数过程中，若设法使之跳越M －N 个状态，就可得到N 进制计数器。实现跳越的方法有置零法（或称复位法）和置数法（或称置位法）两种。

1．1 置零法

置零法适用于有异步置零输入端的计数器。它的工作原理是这样的：当原有计数器从全0状态S0开始计数并接收了N 个计数脉冲以后，电路进入SN 状态。如果将SN 状态译码产生一个置零信号加到计数器的异步置零输入端，则计数器将立刻返回S0状态，这样就可以跳过M －N 个状态而得到N 进制计数器。由于电路一进入SN 状态后立即又被置成S0状态，所以SN 状态仅在极短的瞬时出现，在稳定的状态循环中不包括SN 状态。

例1 用4位二进制同步加法计数器CT74LS161构成一个7进制计数器。 解：（1）按照原有M 进制计数器的码制写出模N 状态的二进制代码SN

∵M＝16，N ＝7，∴S7＝0111

（2）求置零逻辑D R 表达式:D R =3Q 1Q 0Q

（3）把

R反馈至集成计数器的异步清零端CR，画出N进制计数器的接线逻辑D

图（如图1）。

若集成计数器的异步清零端CR是高电平有效，则应求RD逻辑式。

1．2置数法

这种方法适用于有预置数功能的计数器。置数法与置零法不同，它是通过给计数器重复置入某个数值来跳越M－N个状态，从而获得N进制计数器。对于同步预置数的计数器，在其计数过程中，可将它输出的任何一个状态译码，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作用后，计数器就会把预置数输入端的状态置入输出端。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，即LD＝0的信号应从Si状态译出，待下一个CP信号到来时，才将要置入的数据置入计数器中，稳定的状态循环中包含有Si状态。而对于异步预置数的计数器，只要LD=0信号一出现，立即会将数据置入计数器中，而不受CP信号的控制，因此LD＝0信号应从Si＋1状态译出。Si＋1状态只在极短的瞬

间出现，稳定的状态循环中不包含这个状态。置数操作可在电路的任何一个状态下进行，具体方式又可分为置全0法、置最小值法、置最大值法。

1．2．1 置全0法

或称置0复位法。对于同步预置数的计数器不是把SN译出来，而是把状态SN－1经译码门电路译出送给LD，先使计数器处于预置数工作状态，待第N个脉冲到来后，才把数据Dn－1 Dn－2…D0＝00…0的全0状态置入各触发器实现复位，其置0表达式为LD=0

例2 用4位二进制同步加法计数器CT74LS161构成一个7进制计数器。

1．2．2 置最小值法

基本思路是当计数到最大值M时，置入某个最小值M－N，作为下一个计数循环的起始状态。计数器始终在下列循环内计数：（M－N）→（M－N－1）→…→（M －1）→（M－N）。

为了跳过M－1到M－N间的M－N个状态，计数到最大值M时，置入的最小值为M－N，故取数据输入端Dn－1Dn－2…D0＝SM－N，而预置数控制端L LD=CO（CO 为计数到M时的进位输出）。因为计数到M－1时，CO＝1，使LD=0电路处于预置数状态，再来一个计数脉冲CP，即计数到M时，电路置入最小值状态SM－N。例3 用4位二进制同步加法计数器CT74LS161构成一个7进制计数器。

1．2．3 置最大值法

基本思路是当计数到某个值N－1时，置入最大值M－1，作为下一个计数循环的起始状态。计数器始终在下列循环内计数：（M－1）→0→1→…→（N－2）→（M －1）。

为了跳过N－2到M－1间的M－N个状态，计数到N－1时，置入的最大值为M－1，故取数据输入端D n-1D n-2…D0=S M-1，而预置数控制端计数到N-2时，使电路牌预置数状态，再数一个计数脉冲CP，电路置入最大值状态SM－1。

例4 用4位二进制同步加法计数器CT74LS161构成一个7进制计数器。

2 N＞M的情况

这时必须用多片M进制集成计数器组合起来，下面仅以两片为例说明。这有两种方法：一是若N可以分解为两个小于M的因数M1、M2，则可将这两片计数器用置零法或置数法分别构成M1进制计数器和M2进制计数器，然后再将它们连接起来，构成N＝M1×M2进制计数器。各片之间（或称为各级之间）的连接称为级联。级联方式可分为串行进位方式、并行进位方式。二是先将两片M进制计数

器级联为M×M进制计数器，再用反馈置零法或反馈置数法构成N＜M×M进制计数器。这种方法称为整体置零法和整体置数法。

2．1级联法

以并行进位方式或串行进位方式将一个M1进制计数器和一个M2进制计数器连接起来，可以构成N＝M1×M2进制计数器。在串行进位方式中，以低位片的进位输出信号作为高位片的时钟输入信号，（如图5（a））。在并行进位方式中，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CP输入端同时接计数输入信号（如图5（b））。

例5 用4位二进制同步加法计数器CT74LS161构成一个256进制计数器。解：∵M＝16，N＝256＝162，∴需要两片CT74LS161。逻辑图如图5。

例6 用4位二进制同步加法计数器CT74LS161构成一个60进制计数器。

解：∵M＝16，N＝60＞16，∴需要两片CT74LS616。逻辑图如图6。