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基于MSI的N进制计数器设计方法研究

以多种种典型的中规模集成(MSI)计数器芯片为例,采用反馈置零法(复位法)、反馈置数法(置位法) 和级联法来构成任意进制计数器。最后总结出详细的设计步骤。

  1绪论

  计数器是数字逻辑系统中的基本部件,它是数字系统中用得最多的时序逻辑电路,其主要功能就是用计数器的不同状态来记忆输入脉冲的个数。除此以外还具有定时、分频、运算等逻辑功能。计数器不仅能用于对时钟脉冲的计数,还可使用于定时、分频、产生节拍脉冲以及进行数字运算等。只要是稍微复杂一些的

  数字系统,几乎没有不包含计数器的。通常把满足N=2n的计数器称为二进制规则计数器,有些数字定时、分频系统中,常需要N≠2n的任意进制计数器。

  当我们在设计任意进制计数器(即计数模不是2及10)时,一般采用现有的中规模集成电路(MediumScaleIntegratiON,MSI)芯片,通过适当的反馈连接加以实现。而市场上现成的中规模集成电路芯片常见的只有十进制计数器和十六进制计数器,而在实际应用中,如数字钟电路中,却需要二十四进制和六十进制计数器,因此要将现有计数器改造成任意进制计数器。利用MSI芯片进行适当的连接就可以构成任意进制计数,所使用的方法主要有反馈置零法、反馈预置法和级联法。

  采用中规模集成计数器来设计任意进制计数器,使设计和调试工作更趋于简单,并且具有体积小,功耗低,可靠性高等优点。本文主要阐述了用中规模集成计数器设计任意进制同步加法计数器的设计思想,并对设计方法和步骤作了讨论。

  2.MSI中规模计数器概述

  2.1MSI中规模计数器芯片种类

  MSI中规模计数器芯片有非常多的种类。若按触发时钟的方式分类有:同步计数器、异步计数器;若按进制的“模”分类有:二进制计数器、十进制计数器;若按计数的方式分类:有加法计数器、减法计数器和可逆(加/减)计数器;若按芯片的型号分类就更多了,如:仅74系列的4位二进制计数器芯片就有161、163、191、193、197等,十进制计数器芯片有160、162等。

  2.2MSI中规模计数器工作原理

  2.2.1.以十进制同步计数器74LS160为例

  74LS160的功能

表174LS160功能表

  根据功能表,74LSl60的功能说明如下:

  (1)异步清零功能。当CR=0时,不论其他输入如何,输出Q3Q2Q1Q0为0000,表中“×”表示任意。

  (2)同步并行置数功能。LD为预置数控制端,在CR=1的条件下,LD=0时,在CP上升沿的作用下,预置好的数据d3d2dld0被并行地送到输出端,即此时的Q3Q2Q1Q0为d3d2dld0。

  (3)保持功能。在CR=1和LD=1的前提下,只要TTTP=0,则计数器不工作,输出保持原状态不变。

  (4)计数功能。正常计数时,必须使CR=1,LD=1,TTTP=1,此时在CP的上升沿的作用下,计

  数器对CP的个数进行加法计数。当计数到输出Q3Q2Q1Q0为1001时,C0=1,C0=1的维持时间是从Q3Q2QlQ0为1001时起到QaQ2Q1Q0状态变化时止。

  2.2.2以四位二进制计数器为例

  74LS161功能

表274LS161功能表

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