王 靜

（赤峰學院 計算機與信息工程學院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

用74LS290構(gòu)成任意進制計數(shù)器的方法

王 靜

（赤峰學院 計算機與信息工程學院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

計數(shù)器是數(shù)字系統(tǒng)中的應用最廣泛的時序部件，74LS290是一個典型的集成異步計數(shù)器.本文從74LS290的結(jié)構(gòu)和功能出發(fā)，介紹采用74LS290構(gòu)成任意進制計數(shù)器的方法.

計數(shù)器；74LS290；脈沖反饋法；任意進制

計數(shù)器是一個用以實現(xiàn)計數(shù)功能的時序電路，它是數(shù)字系統(tǒng)中使用最廣泛的時序部件，幾乎不存在沒有計數(shù)器的系統(tǒng).它除了可以累計輸入脈沖個數(shù)（計數(shù)）外，還可以用作分頻、定時等等.

計數(shù)器的常用構(gòu)成方法有兩種：一是可以用時鐘觸發(fā)器和門電路組成計數(shù)器；二是采用集成計數(shù)器構(gòu)成所需要的計數(shù)器.中規(guī)模集成計數(shù)器由于體積小，功耗低、可靠性高等優(yōu)點而得到了廣泛地應用.然而，定型產(chǎn)品的種類是很有限的，就計數(shù)進制而言，常用的標準計數(shù)器多為十進制、四位二進制（十六進制）、八位二進制（二百五十六進制）幾種.因此，在需要其它任意進制計數(shù)器時，只能在現(xiàn)有中規(guī)模集成計數(shù)器基礎(chǔ)上，經(jīng)過外電路的不同連接來實現(xiàn).本文介紹一種由74LS290構(gòu)成任意進制的計數(shù)器的方法.

1 74LS290的電路組成

74LS290內(nèi)部由四個負邊沿JK觸發(fā)器和兩個與非門組成，其邏輯電路如圖1所示.

74LS290的引出端排列圖和邏輯功能示意圖如圖2、圖3所示.

2 74LS290的功能

CP0、CP1為時鐘信號輸入端，Q0、Q1、Q2、Q3為數(shù)據(jù)輸出端.

2.1 置9功能

S9（1）、S9（2）為異步置9端，當S9（1）·S9（2）=1時（即兩者同為高電平）實現(xiàn)置9功能，此時Q3Q2Q1Q0=1001，且與時鐘脈沖信號CP無關(guān).

2.2 清零功能

R0（1）、R0（2）為異步清0端，如果S9（1）·S9（2）=0（S9（1）、S9（2）至少有一個是低電平），當R0（1）·R0（2）=1時（即兩者同為高電平）實現(xiàn)清零功能，此時Q3Q2Q1Q0=0000，與時鐘脈沖信號CP無關(guān).

2.3 計數(shù)功能

只有當S9（1）·S9（2）=0，R0（1）·R0（2）=0時才可實現(xiàn)計數(shù)功能.

當時鐘脈沖信號從CP0（下降沿有效）輸入，只有觸發(fā)器F0工作，其它三個觸發(fā)器不工作，Q0端為輸出端，構(gòu)成1位二進制計數(shù)器（M=2），是一個二分頻電路.

當時鐘脈沖信號從CP1（下降沿有效）輸入，此時觸發(fā)器F0不工作，F(xiàn)1、F2、F3工作，輸出端為 Q1、Q2、Q3，構(gòu)成 5 位進制計數(shù)器（M=5），是一個五分頻電路.

當時鐘脈沖信號從CP0輸入，并將Q0與CP1相連（即CP1=Q0），輸出端為 Q0、Q1、Q2、Q3，則構(gòu)成一個 8421BCD 碼的異步十進制計數(shù)器.電路如圖4所示.

當時鐘脈沖信號從CP1輸入，并將Q3與CP0相連（即CP0=Q3），輸出端為 Q0、Q1、Q2、Q3，則構(gòu)成一個 5421BCD 碼的異步十進制計數(shù)器.

綜上所述，74LS290的功能表如表1所示.

3 用74LS290設(shè)計任意進制的計數(shù)器

利用脈沖反饋法獲得N進制計數(shù)器，用S0、S1、S2…SN表示輸入0、1、2、…、N個計數(shù)脈沖CP時計數(shù)器的狀態(tài).N進制計數(shù)器的計數(shù)工作狀態(tài)應為N個：S0、S1、S2…SN-1，在輸入第N個脈沖CP后，通過控制電路利用SN產(chǎn)生一個有效置0信號，送給異步置0端，使計數(shù)器立即置0，即實現(xiàn)了N進制計數(shù).

3.1 構(gòu)成比模十小的任意進制計數(shù)器

采用脈沖反饋法，如需設(shè)計N進制計數(shù)器，就把N對應的BCD碼中為“1”的輸出端進行“與”運算，結(jié)果接到74LS290 的 R0（1）、R0（2）端即可.

表1 74LS290的功能表

以下是用一片74LS290構(gòu)成一個七進制計數(shù)器的具體方法：

首先將74LS290構(gòu)成8421BCD碼十進制計數(shù)器.

再用脈沖反饋法.因N=7，對應的BCD碼SN=0111，令R0（1）=R0（2）=Q2Q1Q0（Q2Q1Q0通過一個與門與R0（1）、R0（2）相連），按圖5連線.

當Q3Q2Q1Q0=0111時，迅速復位到0000，然后又開始從0000狀態(tài)計數(shù).0111狀態(tài)出現(xiàn)的時間極短，通常只有10ns左右，并不能看到.因而我們認為該電路是一個實現(xiàn)從0000～0110的七進制計數(shù)器.

3.2 構(gòu)成大容量計數(shù)器

第一步：采用級聯(lián)的方法，將多個集成計數(shù)器串聯(lián)起來，擴大計數(shù)器的容量.74LS290沒有專門的進位信號輸出端，可以用本級的高位輸出信號驅(qū)動下一級計數(shù)器.

第二步：采用脈沖反饋法獲得所需的計數(shù)器.

以下是用兩片74LS290構(gòu)成一個84進制計數(shù)器的具體方法：

首先將每塊74LS290按8421BCD十進制方式連線，分別代表個位和十位.

然后設(shè)計計數(shù)到84返回清零.由于N=84，對應的BCD碼SN=10000100，當十位計到8，個位計到4時，在下一計數(shù)脈沖下降沿到來后個位、十位計數(shù)器均復位到0，從而完成84進制計數(shù)的功能.電路如圖6所示.

4 結(jié)論

74LS290的功能很強，利用脈沖反饋法，適當改變連線、配合門電路就可以靈活地構(gòu)成任意進制的計數(shù)器.如果要構(gòu)成的計數(shù)器容量為1位數(shù)，用一片74LS290；如果要構(gòu)成的計數(shù)器容量為兩位數(shù)，則要用兩片74LS290；如要構(gòu)成更大容量的計數(shù)器只需適當?shù)卦黾?4LS290的數(shù)量即可.電路結(jié)構(gòu)較為簡單，應用廣泛.

〔1〕胡曉光.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社,2010.

〔2〕余孟嘗.數(shù)字電子技術(shù)簡明教程[M].北京:高等教育出版社,2006.

〔3〕張克農(nóng),寧改娣.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社,2010.

〔4〕王小海,祁才君,阮秉濤.集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程[M].北京:高等教育出版社,2008.

TM935.46+2

A

1673-260X（2012）01-0047-02