威海職業(yè)學(xué)院 王小方

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74LS160實現(xiàn)N進(jìn)制計數(shù)器的方法和EWB仿真

威海職業(yè)學(xué)院 王小方

【摘要】本文以74LS160實現(xiàn)24進(jìn)制加法計數(shù)器為例，介紹了反饋清零法和反饋置數(shù)法實現(xiàn)N進(jìn)制計數(shù)器，并通過EWB仿真實驗演示實驗結(jié)果。

【關(guān)鍵詞】計數(shù)器；反饋清零；反饋置數(shù)；仿真

計數(shù)器是記憶時鐘脈沖個數(shù)的數(shù)字電路，作為一種最典型的時序邏輯電路，在各類數(shù)字系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。構(gòu)成計數(shù)器的方法主要有兩種：（1）用觸發(fā)器加上必要的門電路實現(xiàn)；（2）利用集成計數(shù)器實現(xiàn)，這種方法從設(shè)計原理到硬件實現(xiàn)都相對簡單，因而較為常用。

1 74LS160的邏輯功能

74LS160是同步十進(jìn)制加法計數(shù)器，如表1所示。

表1　74LS160功能表

說明：（1）異步清零，清零操作不受CP脈沖和其他輸入信號的影響。（2）同步置數(shù)，置數(shù)操作與CP脈沖上升沿同步。（3）數(shù)據(jù)保持，當(dāng)CR=1，LD=1,使能端CTT，CTP邏輯與為0時，輸出端具有數(shù)據(jù)保持功能。（4）加法計數(shù)，當(dāng)CR=LD=CTT=CTP=1,且CP上升沿時，輸出端加法計數(shù)。

圖1　異步清零法實現(xiàn)N進(jìn)制計數(shù)器

圖2　同步清零法實現(xiàn)N進(jìn)制 計數(shù)器

2 反饋清零法

現(xiàn)有M進(jìn)制集成計數(shù)器，設(shè)計N進(jìn)制計數(shù)器。若M>N，若從全零初始狀態(tài)S0開始計數(shù)，第1個時鐘到來時，計數(shù)狀態(tài)為S1，第N-1時鐘到來時，計數(shù)狀態(tài)為SN-1，當(dāng)所用計數(shù)器具有異步清零的功能時，則跳轉(zhuǎn)信號為SN，即第N 時鐘到來時，使計數(shù)狀態(tài)返回S0，原M進(jìn)制集成計數(shù)器中的SN～SM-1這M-N個狀態(tài)被跳過。如圖1所示。當(dāng)所用計數(shù)器具有同步清零的功能時，則跳轉(zhuǎn)信號是SN-1，即第N-1個時鐘到來時，使計數(shù)狀態(tài)返回S0，如圖2所示。

3 反饋置數(shù)法

同清零法，首先根據(jù)要求設(shè)定置數(shù)端的狀態(tài)Sa，第1個時鐘到來時，計數(shù)狀態(tài)為Sa+1，以此類推，第N-1時鐘到來時，計數(shù)狀態(tài)為Sa+N-1，當(dāng)所用計數(shù)器具有異步置數(shù)的功能時，則跳轉(zhuǎn)信號為Sa+N，即第N時鐘到來時，使計數(shù)狀態(tài)返回Sa。當(dāng)所用計數(shù)器具有同步置數(shù)的功能時，則跳轉(zhuǎn)信號是Sa+N-1，即第N-1個時鐘到來時，使計數(shù)狀態(tài)返回Sa，以74LS160實現(xiàn)七進(jìn)制計數(shù)器為例。設(shè)定置數(shù)狀態(tài)為0010（Sa），因74LS160具有同步置數(shù)功能，因此跳轉(zhuǎn)信號為1000（Sa+N-1）。

4 EWB仿真用74LS160實現(xiàn)24進(jìn)制計數(shù)器

EWB軟件是加拿大Interactive Image Technologies公司于八十年代末、九十年代初推出的電子電路仿真的虛擬電子工作臺軟件。它帶有豐富的電路元件庫，它提供的虛擬儀器可以用比實驗室中更靈活的方式進(jìn)行電路實驗和仿真。

4.1 異步清零法實現(xiàn)24進(jìn)制計數(shù)器

要通過74160實現(xiàn)24進(jìn)制，需要采用2個集成塊，低位片保持十進(jìn)制不變，即0000～1001，每經(jīng)過10個脈沖信號，低位片的進(jìn)位輸出端(RCO)就向高位片使能端（CTP、CTT）輸送計數(shù)信號“1”，高位片叢0000開始計數(shù)，最終過渡態(tài)為高位片QDQCQBQA=0010，低位片QDQCQBQA=0100，經(jīng)過與非門后形成CLR’=0信號完成置零，實現(xiàn)一個計數(shù)周期的循環(huán)。如圖3所示。

4.2 同步置數(shù)法實現(xiàn)24進(jìn)制計數(shù)器

同異步清零法，需要采用2個集成塊，低位片保持十進(jìn)制不變，即0000～1001，每經(jīng)過10個脈沖信號，低位片的進(jìn)位輸出端(RCO)就向高位片使能端（CTP、CTT）輸送計數(shù)信號“1”，高位片叢0000開始計數(shù)，最終過渡態(tài)為高位片QDQCQBQA=0010，而低位片QDQCQBQA=0011，經(jīng)過三輸入與非門后形成LOAD’=0 信號完成置零，實現(xiàn)一個計數(shù)周期的循環(huán)。如圖4所示。

圖3　清零法實現(xiàn)24進(jìn)制計數(shù)器

圖4　置數(shù)法實現(xiàn)24進(jìn)制計數(shù)

5 結(jié)束語

文中以集成計數(shù)器74LS160為基礎(chǔ)，采用清零法和置數(shù)法，實例設(shè)計24進(jìn)制計數(shù)器，并應(yīng)用EWB進(jìn)行電子電路設(shè)計和仿真，利用豐富的元器件庫和實用的虛擬儀器，操作簡單快捷，修改方便。缺點是示波器多為雙蹤示波器無法同時觀測多路波形。

參考文獻(xiàn)

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王小方（1980—）， 女， 威海職業(yè)學(xué)院講師，主要從事電子技術(shù)的教學(xué)研究。

作者簡介：