【摘要】利用集成二、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器采用置數(shù)法、置零法設(shè)計(jì)任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器，分析設(shè)計(jì)方法，給出設(shè)計(jì)案例。以集成計(jì)數(shù)器74LS192為例，運(yùn)用置零法和置數(shù)法設(shè)計(jì)八進(jìn)制計(jì)數(shù)器和二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，來講述任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)原理與基本方法。

【關(guān)鍵詞】集成計(jì)數(shù)器;任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì);置數(shù)法;置零法

一、引言

數(shù)字系統(tǒng)中的時(shí)序電路中，使用最多的電路就是計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器不僅能用于對(duì)時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)，還可以用于分頻、定時(shí)、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖和脈沖序列以及進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算等。集成計(jì)數(shù)器是運(yùn)用的最為廣泛的一種時(shí)序部件。集成計(jì)數(shù)器的種類非常多樣，如果按計(jì)數(shù)器中數(shù)字的編碼方式分類，可分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，十進(jìn)制計(jì)數(shù)器等。集成計(jì)數(shù)器中，二進(jìn)制和十進(jìn)制計(jì)數(shù)器比較多見，對(duì)于任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器， 通常利用現(xiàn)有的二、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器通過反饋清零或反饋置數(shù)來實(shí)現(xiàn)。任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器在控制系統(tǒng)中經(jīng)常使用， 是數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容之一， 也是學(xué)生設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)之一，以下就以集成計(jì)數(shù)器74LS192為例，介紹在已有的計(jì)數(shù)器基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法。

二、設(shè)計(jì)依據(jù)及舉例

1.74LS192的管腳圖

74LS192是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，它由四個(gè)主從 T觸發(fā)器和一些門電路組成。具有雙時(shí)鐘輸入、清零、保持、并行置數(shù)、加計(jì)數(shù)、減計(jì)數(shù)等功能。圖1為74LS192的管腳圖。

圖1 74LS192的管腳圖

圖1中：CLR是清零端，高電平有效;UP是遞加計(jì)數(shù)脈沖輸入端;DOWN是遞減計(jì)數(shù)脈沖輸入端;～LOAD是置數(shù)控制端，低電平有效;～CO是進(jìn)位輸出端;～BO是借位輸出端。ABCD是置數(shù)端口。

2.任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器M小于N的情況

假定已有的是N進(jìn)制計(jì)數(shù)器，需要得到的是M進(jìn)制計(jì)數(shù)器。這時(shí)就有M小于N和M大于N兩種情況。

例題為用74LS192設(shè)計(jì)一個(gè)八進(jìn)制計(jì)數(shù)器：

在N進(jìn)制的計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)順序中，使計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)狀態(tài)跳過N-M的狀態(tài)，就可以得到M進(jìn)制計(jì)數(shù)器，如例，74LS192是一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，如想得到八進(jìn)制計(jì)數(shù)器，輸出狀態(tài)QAQBQCQD需要從0000—1110狀態(tài)，跳過0001及1001這兩個(gè)狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)跳躍的方法有置零法和置數(shù)法這兩個(gè)方法。

置零法的方式為在輸入第M個(gè)計(jì)數(shù)脈沖CP后，利用計(jì)數(shù)器當(dāng)前的輸出狀態(tài)SM進(jìn)行譯碼產(chǎn)生清零信號(hào)加到清零端上，使計(jì)數(shù)器清零，即實(shí)現(xiàn)了M進(jìn)制計(jì)數(shù)器。在計(jì)數(shù)器的有效循環(huán)中不包括狀態(tài)SM，所以狀態(tài)SM只在極短的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)稱為過渡狀態(tài)。對(duì)于本例題來說，在輸入第八個(gè)時(shí)鐘脈沖后，當(dāng)前的輸出狀態(tài)QAQBQCQD為0001，通過計(jì)數(shù)器輸出端QD的高電平信號(hào)給CLR清零端，將計(jì)數(shù)器置零，回到0000狀態(tài)。根據(jù)以上原理設(shè)計(jì)出的邏輯圖如圖2所示。

圖2

置數(shù)法方式為通過給計(jì)數(shù)器置入某個(gè)數(shù)值的方法跳躍N-M的狀態(tài)，從而獲得M進(jìn)制計(jì)數(shù)器，這種方法適用于有預(yù)置數(shù)功能的集成計(jì)數(shù)器。對(duì)于本例題來說，QAQBQCQD=0001狀態(tài)與非門譯碼產(chǎn)生～LOAD=0的低電平信號(hào)，下一個(gè)時(shí)鐘脈沖信號(hào)到來時(shí)將置數(shù)端ABCD=0000狀態(tài)置入，跳過0001及1001這兩個(gè)狀態(tài)因而就實(shí)現(xiàn)了八進(jìn)制。設(shè)計(jì)出的邏輯圖如圖3所示。

圖3

3.任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器M大于N的情況

例題為用74LS192設(shè)計(jì)一個(gè)24進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。

設(shè)計(jì)任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器M大于N的情況時(shí)必須要使用兩個(gè)以上的N進(jìn)制集成電路進(jìn)行組合來完成M進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)，各個(gè)集成電路之間的連接方式可分為串行進(jìn)位，并行進(jìn)位，整體置零，整體置數(shù)等幾種方法。

圖4

整體置零法就是將兩片N進(jìn)制計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)成大于M進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，然后在計(jì)數(shù)器輸出到達(dá)M狀態(tài)時(shí)，通過輸出狀態(tài)譯碼出清零信號(hào)同時(shí)送達(dá)兩個(gè)計(jì)數(shù)器的清零端，使兩個(gè)計(jì)數(shù)器同時(shí)清零，從而實(shí)現(xiàn)M進(jìn)制，此方法類似于M小于N的置零法原理。對(duì)于74LS192來說，就是在兩片集成計(jì)數(shù)器輸出端QAQBQCQD到達(dá)0010（第一片低位）0100（第二片高位）狀態(tài)時(shí)，譯出清零信號(hào)同時(shí)送到兩個(gè)計(jì)數(shù)器的清零端。根據(jù)以上設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)出下面的邏輯電路圖（圖4）。

整體置數(shù)法的工作原理等同于M小于N的置數(shù)法原理，首先就是將兩片N進(jìn)制計(jì)數(shù)器聯(lián)成大于M進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，然后選定所設(shè)計(jì)的M進(jìn)制狀態(tài)，譯碼出置數(shù)端的有效工作信號(hào)，使N進(jìn)制計(jì)數(shù)器置入置數(shù)輸入端規(guī)定的信號(hào)，跳過剩余的不用的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)M進(jìn)制。用整體置數(shù)法使兩片74LS192完成24進(jìn)制的設(shè)計(jì)方法可以參考M小于N的置數(shù)法以及以上的設(shè)計(jì)例題。

三、結(jié)束語

對(duì)于有置數(shù)端的集成計(jì)數(shù)器置數(shù)法和置零法均可使用，有的集成計(jì)數(shù)器只有清零端，這時(shí)就要認(rèn)真考慮怎樣將清零信號(hào)送達(dá)清零端。在數(shù)字電子技術(shù)的學(xué)習(xí)中，要深入了解集成電路的工作原理，充分理解集成電路的功能表，就可能靈活應(yīng)用集成電路，給我們的學(xué)習(xí)帶來最大的幫助，完成準(zhǔn)確高效的電路設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

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[2]林濤.巨永鋒.任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)方法[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2008.

作者簡介：張博霞（1974—），女，陜西西安人，工程師 ，主要從事電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)及實(shí)驗(yàn)研究。