任意进制计数器构成以及时序逻辑电路设计

S 0 0000
LD (Q2Q1 )
1
CLK 计数输入
EP ET CLK
D0
D1
D2
D3
74160
Q0 Q1 Q2 Q3
C LD RD
1
进位输出
11
6.3.2 计数器 LD的集成计数器为例) (以具有同步预置数端
取前M 种状态 置数法的应用可以分三种情况: （现有N进制计数器，构成M进制）
a. 置零法（复位法）
基本思想是：计数器从全0状态S0开始计数，计满M个 状态后产生清零信号，使计数器恢复到初态S0，然后 再重复上述过程。 异步清零
【 】
内容 回顾
SM状态进行译码产生置 零信号并反馈到异步清 零端( R D)，使计数器立 即返回S0状态。
SM状态只在极短的瞬间 出现，通常称它为“过 渡态”。
LD Y ( AQ3Q0 AQ3Q1Q0 )
EP 1 CLK ET
CLK
1
预置数为D3D2D1D0＝ 0000
A
＆
1
Y 进位输出
A 1时，LD (Q3Q1Q0 ), 为12进制计数器
A 0时，LD (Q3Q0 ), 为10进制计数器
1 1
CLK 计数输入
LD (Q3Q2Q1 )
D0 D1 D2 D3
EP ET CLK
74161 Q0 Q1 Q2 Q3
C LD
RD
1
进位输出
17
6.3.2 计数器
【例】如图所示电路是可变计数器。试分析当控制 变量A为1和0时电路为几进制计数器。 解：置位信号为
D0 D1 D2 D3 74LS161 Q 0 Q1 Q 2 Q 3 C LD RD
S1 0001
1
1
CLK 计数输入
EP ET CLK
D0
D1
D2
D3
LD (Q3Q2 )
C LD
74161
Q0 Q1 Q2 Q3
RD
1
进位输出
16
【例】用74161实现12进制计数器。 (2’) 置数法（i=3）， M=12，在SM+i-1=S14=1110处反馈置1。
S 3 0011
10ns 左右
暂态
4
利用异步复位端 R D ，跳过多余状态，实现任意进制计数。 异步复位法
（异步置零）
①计数到M时，清0，
②写SM=（
R ）2，全部Q为1的端相与非→ D
适用于异步清0的集 成计数器，当满足清0 条件时，立即清0。
【 】
内容 回顾
5
【例】用74160实现7进制计数器。 置零法，M=7，在SM=S7=0111处反馈清零。
0
0 0 0
1 0 1 0
1
01
8
6.3.2 计数器
b. 置数法： 有预置数功能的计数器可用此方法构成M进制计 数器。但注意74LS161(160)为同步预置数， 74LS191(190)为异步预置数。 置数法的原理是通过给计数器重复置入某个数 值的方法跳过（N－M）个状态，从而获得M进制 计数器的。 利用 LD 端重复置入某个数值，跳过多余状态 （N-M个），实现任意进制计数。
R D (Q2Q1Q0 )
1
CLK 计数输入
EP ET CLK
D0
D1
D2
D3
74160 Q0 Q1 Q2 Q3
C LD RD
1
进位输出
6
【例】用74161实现12进制计数器。
置零法，M=12，在SM=S12=1100处反馈清零。
R D (Q3Q2 )
1
CLK 计数输入
EP ET CLK
EP ET CLK
D0
D1
D2
D3
74160
Q0 Q1 Q2 Q3
C LD RD
1
13
6.3.2 计数器 LD的集成计数器为例) (以具有同步预置数端
取前M 种状态 置数法的应用可以分三种情况: （现有N进制计数器，构成M进制）
取后M 种状态
取中间M种状态
取(i)2——(i+M-1)2 共M个状态
1
6.3.2 计数器
1. M<N的情况
【 】
内容 回顾
在N进制计数器的顺序计数过程中，若设法使之跳 过（N－M）个状态，就可以得到M进制计数器了，其 方法有置零法（复位法）和置数法（置位法）。
置零法
置数法
2
6.3.2 计数器
a. 置零法：
【 】
内容 回顾
暂态
异步清零
3
置零法适用于有置 零（有异步和同步）输 入端的计数器，如异步 置零的有74LS160、161、 191、190、290,同步置 零的有74LS163、162， 其工作原理示意图如图 所示。
取中间M种状态
14
同步预置数法 :
①选定循环初态Si，确定i，写i=（
）2，→D3D2D1D0
②判定循环末态Si+M-1
③写i+M-1=（ ）2，将Si+M-1
15
全部Q为1的端相与非→ LD
【例】用74161实现12进制计数器。 (2) 置数法（i=1）， M=12，在SM+i-1=S12=1100处反馈置1。
9
6.3.2 计数器 LD的集成计数器为例) (以具有同步预置数端
取前M 种状态 置数法的应用可以分三种情况:
（现有N进制计数器，构成M进制）
置 零
取0000——（M-1）2
个状态
取前M种状态
10
【例】用74160实现7进制计数器(置数法)。
(1)置数法（取前M种状态）， M=7，在SM-1=S6=0110处反馈置零。
取后M 种状态
取(N-M)2——(N-1)2
个状态。
可采用进位输出端
置最小数(N-M)2法
取后M种状态
12
【例】用74160实现7进制计数器(置数法)。
(2)置数法（取后M种状态）， M=7，在进位输出端处反馈置最小数 数SN-M=S10-7=S3=0011
1 1
CLK 计数输入
LD (C )
数字电子技术基础
阎石主编（第五版）
信息科学与工程学院基础部
6.3.2 计数器
四、任意进制计数器的构成方法
【 】
内容 回顾
M进制
若已有N进制计数器（如74LS161)，现在要实现M 进制计数器
M N M N
N进制
任意进制计数器只能用已有的计数器芯片通 过外电路的不同连接方式实现，即用组合电路产 生复位、置位信号得到任意进制计数器。
D0
百度文库D1
D2
D3
74161 Q0 Q1 Q2 Q3
C LD RD
1
进位输出
7
6.3.2 计数器
注：由于清零信号随着计数器被清零而立即消失，其持续 的时间很短，有时触发器可能来不及动作（复位），清零 信号已经过时，导致电路误动作，故置零法的电路工作可 靠性低。为了改善电路的性能，在清零信号产生端和清零 信号输入端之间接一基本RS触发器，如图所示。