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        基于74ls90的除法計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)和探討

        2018-12-06 06:17:28山西工程技術(shù)學(xué)院崔建國寧永香
        電子世界 2018年22期
        關(guān)鍵詞:利用功能設(shè)計(jì)

        山西工程技術(shù)學(xué)院 崔建國 寧永香

        計(jì)數(shù)器在數(shù)字系統(tǒng)中有非常重要的作用,從除2~除10計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)方案,在現(xiàn)有資料中沒有系統(tǒng)的介紹,利用74ls90集成電路,可以設(shè)計(jì)出除2、除3…直至除10的計(jì)數(shù)器電路設(shè)計(jì),通過了解這9個(gè)除法計(jì)算器的工作原理,行業(yè)人員可以利用兩個(gè)或兩個(gè)以上的74ls90設(shè)計(jì)出除11包括除11以上的除法計(jì)數(shù)器電路,這是很容易實(shí)現(xiàn)的。

        1 引言

        計(jì)數(shù)是一種最簡單基本的運(yùn)算,計(jì)數(shù)器就是實(shí)現(xiàn)這種運(yùn)算的邏輯電路,計(jì)數(shù)器在數(shù)字系統(tǒng)中主要是對脈沖的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù),以實(shí)現(xiàn)測量、計(jì)數(shù)和控制的功能,同時(shí)兼有分頻功能,計(jì)數(shù)器是由基本的計(jì)數(shù)單元和一些控制門所組成,計(jì)數(shù)單元?jiǎng)t由一系列具有存儲(chǔ)信息功能的各類觸發(fā)器構(gòu)成,這些觸發(fā)器有RS觸發(fā)器、T觸發(fā)器、D觸發(fā)器及JK觸發(fā)器等。計(jì)數(shù)器在數(shù)字系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛,如在電子計(jì)算機(jī)的控制器中對指令地址進(jìn)行計(jì)數(shù),以便順序取出下一條指令,在運(yùn)算器中作乘法、除法運(yùn)算時(shí)記下加法、減法次數(shù),又如在數(shù)字儀器中對脈沖的計(jì)數(shù)等等(劉艷,李源,江冰,張秀芳.數(shù)字電子技術(shù)課程教具的研究與設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2016,33(06):210-212)。

        利用74ls90設(shè)計(jì)除2、除3…直至除10的計(jì)數(shù)器電路設(shè)計(jì)方案,供行業(yè)同仁借鑒和探討。

        2 基于74ls90的多種除法計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與研究

        74LS90是二-五-十進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器,具有雙時(shí)鐘輸入,并具有清零和置數(shù)等功能,其引腳排列如圖1所示。其管腳R0(1)、R0(2)是計(jì)數(shù)器置零端,同時(shí)為高電平時(shí)有效;R9(1)、R9(2)為置9端,同時(shí)為高電平有效;QA、QB、QC、QD為數(shù)據(jù)輸出端;INA、INB為脈沖輸入端。下面分別為除2~除10計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)介紹。

        圖1 74ls90管腳圖

        2.1 除2、除5和除10計(jì)數(shù)器

        因?yàn)?4ls90包含有兩個(gè)獨(dú)立的(復(fù)位功能除外)計(jì)數(shù)器,一個(gè)除2(觸發(fā)器)和一個(gè)除5計(jì)數(shù)器。這兩個(gè)計(jì)數(shù)器可以單獨(dú)使用,也可級(jí)聯(lián)成一個(gè)除10計(jì)數(shù)器。

        對用作除2計(jì)數(shù)器的情況,輸入計(jì)數(shù)信號(hào)加到輸入端INA(14腳),輸出取自輸出端QA(12腳),如圖2所示。

        對除5計(jì)數(shù)器的情況,輸入脈沖信號(hào)加到INB端(腳1),而在腳8、9、11上得到一個(gè)二進(jìn)制輸出序列,如圖2所示。

        圖2 除2除5和除10計(jì)數(shù)器原理圖

        將74ls90連接成除10計(jì)數(shù)器有兩種方法,一種是將除2計(jì)數(shù)器接在除5計(jì)數(shù)器的前面(連接腳12和腳1,把輸入端接在腳14上)。在這種情況下,按照真值表在腳8、9、11、12上得到一個(gè)BCD(二-十進(jìn)制編碼)計(jì)數(shù)序列。

        如果頻率合成器或其他應(yīng)用需要一個(gè)對稱的方波輸出,則可以把除2計(jì)數(shù)器接在除5計(jì)數(shù)器的后面,這時(shí),輸入端INB(腳1)接受輸入計(jì)數(shù),輸出端QD(腳11)連接到輸入端INA(腳14),并從QA輸出端(腳12)得到對稱的方波輸出(高明倫,許海輝,張多利.一種多位計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)方法[J].電子測量與儀器學(xué)報(bào),2007,21(03):79-82)。

        為了使計(jì)數(shù)器具有復(fù)位0和復(fù)位9的功能,輸入端(腳2、3、6、7)必須接地。

        2.2 除3計(jì)數(shù)器

        對于除3的情況,當(dāng)BCD輸出為3(即0011)時(shí),計(jì)數(shù)器必須復(fù)位到0。因此,計(jì)數(shù)器按照BCD(非對稱)除10方式連接,但是復(fù)位零輸入R0(1)、R0(2)(腳2、3)接到輸出端QA、QB(腳12和9)上。

        復(fù)位9輸入端R9(1)、R9(2)仍然保持接地,腳9QB是非對稱除3輸出,如圖3所示。

        圖3 除3計(jì)數(shù)器原理圖

        2.3 除4計(jì)數(shù)器

        對于除4的情況,要求計(jì)數(shù)器在輸出達(dá)到4(BCD0100)時(shí)復(fù)位為0,復(fù)位零輸入端R0(1)、R0(2)(腳2、3)都要接到QC輸出端(腳8)。在第5個(gè)計(jì)數(shù)脈沖到時(shí),輸出端QC瞬間變?yōu)?,但是計(jì)數(shù)器立即復(fù)位到0。腳8即QB輸出端是非對稱除4輸出端,如圖4所示。

        圖4 除4計(jì)數(shù)器原理圖

        2.4 除6計(jì)數(shù)器

        與除3和除4的情況一樣,可利用7490的QD、QC、QB、QA輸出使得在每第6次計(jì)數(shù)時(shí)復(fù)位到0000。在第6次計(jì)數(shù)時(shí)的二進(jìn)制輸出為QD、QC、QB、QA=0110。也就是說,QC、QB在第6次時(shí)均為1(劉占文,王姣姣,沈超,林濤.任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)的靈活性與多樣性探討[J].電子設(shè)計(jì)工程,2016,24(08):148-151+154)。

        這樣輸出端QC、QB分別接到復(fù)位零輸入端R0(1)、R0(2)(腳2、3),在腳8QC端是非對稱的除6輸出。如圖5所示。

        圖5 除6計(jì)數(shù)器原理圖

        2.5 除7計(jì)數(shù)器

        因?yàn)?的BCD代碼為0111,所以只用另個(gè)復(fù)位0輸入R0(1)、R0(2)來實(shí)現(xiàn)每7個(gè)輸入脈沖的一次復(fù)位是不可能的,原因是只用代碼的2位會(huì)引起與除3、除5、除6相混淆。不過,盡管不用BCD輸出序列,但實(shí)現(xiàn)除7的功能是可能的,利用復(fù)位9輸入R9(1)、R9(2)并使復(fù)位0輸入R0(1)、R0(2)接地,QC、QB輸出端分別接到R9(1)、R9(2)端(腳6、7)上,這時(shí)計(jì)數(shù)器就能對9、0、1、2、3、4、5、9、0…等等進(jìn)行計(jì)數(shù),由輸出端QC或QD就可以得到非對稱的除7輸出(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(15):166-167),如圖6所示。

        圖6 除7計(jì)數(shù)器原理圖

        2.6 除8計(jì)數(shù)器

        這只需要把輸出端QD(腳11)接到復(fù)位0輸入端R0(1)、R0(2)即可,從輸出端QC上得到非對稱的除8輸出,如圖7所示。

        圖7 除8計(jì)數(shù)器原理圖

        2.7 除9計(jì)數(shù)器

        因?yàn)?的BCD代碼是1001,因此輸出端QA、QD必須分別接到復(fù)位零輸入端R0(1)、R0(2)(腳2和3上),在輸出端QD上得到非對稱的除9輸出,如圖7所示。

        圖8 除9計(jì)數(shù)器原理圖

        3 結(jié)語

        本文利用74ls90設(shè)計(jì)了除2、除3…、直至除10計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)方案,通過了解這9個(gè)除法計(jì)算器的工作原理,讀者可以舉一反三,利用兩個(gè)或兩個(gè)以上的74ls90設(shè)計(jì)出除11包括除11以上的除法計(jì)數(shù)器方案,也就不是太困難。

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