張明金

在實際應用中，通常需要利用已有的計數(shù)器構(gòu)成所需N 進制（即其他進制）計數(shù)器，盡管構(gòu)成的方法有多種，但比較常用的方法還是采用直接清零法。采用直接清零法構(gòu)成其他進制計數(shù)器調(diào)試時，往往產(chǎn)生過渡狀態(tài)、復位不可靠或所構(gòu)成的計數(shù)器計數(shù)顯示不完整現(xiàn)象。本文對已有計數(shù)器的采用直接清零法構(gòu)成所需的N 進制計數(shù)器時存在的問題進行分析。

一、直接清零法構(gòu)成N 進制計數(shù)器

本文以比較常用的異步復位的同步四位二進制計數(shù)器74LS161 構(gòu)成N 進制數(shù)器為例，進行分析。

用74LS161 采用直接清零法(又叫反饋歸零法)構(gòu)成N 進制計數(shù)器，是利用芯片的復位端CR的復位作用來改變計數(shù)周期的一種方法。這是一種經(jīng)常使用的將模為M 的計數(shù)器修改為模為N的計數(shù)器的方法。直接清零法的基本原理是：假定原有為M 進制的計數(shù)器，為了獲得任意進制N(2≤N≤M)，從全零初始狀態(tài)開始計數(shù)，當在第N個脈沖作用條件下時，將第N 個狀態(tài)SN中所有輸出狀態(tài)為1 的觸發(fā)器的輸出端通過一個與非門譯碼后，立即產(chǎn)生一個反饋脈沖來控制其直接復位端，迫使計數(shù)器清零(復位)，即強制回到0 狀態(tài)。這樣就使得M 進制計數(shù)器在順序計數(shù)過程中跨越了M-N 個狀態(tài)，獲得了有效狀態(tài)為0～(N-1)的N 進制計數(shù)器。

具體方法是，按照原有M 進制計數(shù)器的碼制寫出模N 的二值代碼SN。將SN中為“1”的對應輸出端接到與非門的輸入端，與非門的輸出端接集成芯片74LS161 的復位端。

二、存在的問題及解決的方法

采用直接清0 法構(gòu)成N 進制計數(shù)器的方法簡單易行，所以應用廣泛，但是它存在一些問題。本節(jié)對存在的問題及解決方法進行研究。

（一）過渡狀態(tài)及解決的方法

在圖1(b)狀態(tài)圖所示的6 進制計數(shù)器中輸出0110 就是過渡狀態(tài)，其出現(xiàn)時間很短暫，并且是非常必要的，否則就不可能將計數(shù)器復位。由于過渡狀態(tài)存在的時間很短暫，所以對一般計數(shù)而言無大的妨礙，如果實際應用中不希望出現(xiàn)過渡狀態(tài)，那么可以采用置位法構(gòu)成N 進制計數(shù)器。本文對采用置全0 法構(gòu)成N 進制計數(shù)器進行分析。

圖1 直接清零法構(gòu)成6 進制計數(shù)器

圖2 預置數(shù)法構(gòu)成七進制計數(shù)器(同步預置)

（二）復位的可靠性及解決的方法

采用直接清零法構(gòu)成N 進制計數(shù)器時，因為復位信號在通過門電路或觸發(fā)器時會有時間延遲，使計數(shù)器不能可靠清零。為提高計數(shù)復位的可靠性，可在圖1 所示電路的與非門和CR 端之間接一個基本RS 觸發(fā)器，如圖3 所示，用以將CR=“0”的狀態(tài)暫存下，以使得清0 復位信號有足夠的作用時間使計數(shù)器可靠地清“0”。[1]

（三）計數(shù)顯示不完整及解決方法

如果在Multisim9 中按圖1(a)構(gòu)建仿真電路，如圖4 所示，正常工作時，應計數(shù)顯示0、1、2、3、4、5，而實際按圖4 構(gòu)成的6 進制計數(shù)器，進行仿真時，只能按0、1、2、3→0、1、2、3→…循環(huán)計數(shù)顯示，而不能顯示4、5。[3][4]

解決計數(shù)器不能正常計數(shù)方法可在與非門的輸出端加濾波電容，在與非門輸出端加濾波電容的6 進制計數(shù)器，如圖5 所示。

圖3 在與非門輸出端帶基本RS 觸發(fā)器的6 進制計數(shù)器的改進電路

圖4 用74LS161 構(gòu)成6 進制計數(shù)器的仿真電路

由于加電容會影響電路的工作速度，故電容量的選取要合適，通?？吭囼瀬碚{(diào)試確定。[1][2]

圖5 在與非門輸出端加濾波電容的6 進制計數(shù)器的改進電路

圖6 輸出端并聯(lián)電容器法消除冒險

從以上分析可知，在利用已有計數(shù)器構(gòu)成所需計數(shù)器時，可以先利用Multisim9 進行仿真，觀察電路是否能正常工作，或到實驗室調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問題，進一步分析產(chǎn)生的原因，研究解決的方法，修改電路，電路正常工作了，才能應用到實際中。

[1]張惠敏.數(shù)字電子技術(shù)[M].北京：化學工業(yè)出版社，2002.

[2]孫津平.數(shù)字電子技術(shù)[M].西安：西安電子科技大學出版社，2002.

[3]聶典.Multisim9 計算機仿真在電子電路設計中的應用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.

[4]吳培明.電子技術(shù)虛擬實驗[M].北京：機械工業(yè)出版社，1995.