韋紹賢

【摘 要】從降低成本的角度考慮，集成電路定型產(chǎn)品須擁有足夠大的生產(chǎn)批量。目前常見的MSI計數(shù)器芯片只制作了使用較廣的幾種類型，例如十進(jìn)制、十六進(jìn)制、四位二進(jìn)制、七位二進(jìn)制、十二位二進(jìn)制等。在實(shí)際應(yīng)用中如果需要其他任意進(jìn)制的計數(shù)器，可以通過外電路的不同連接方式得到。

【關(guān)鍵詞】MSI計數(shù)器;異步清零;同步置數(shù);模

中圖分類號： TP332.12文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）13-0123-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.13.057

0 引言

在大多數(shù)參考書中介紹了設(shè)計任意模的計數(shù)器的方法，但是具備分析計數(shù)器模的能力是設(shè)計一個計數(shù)器的前提。針對確定計數(shù)器的模時出現(xiàn)的問題，分析了出現(xiàn)這些問題的原因，給出了確定計數(shù)器模的方法。

1 計數(shù)器的模的判別

1.1 異步清零

如果計數(shù)器需要獲得的模為M，則在第M個計數(shù)脈沖CP的作用下，將所有輸出狀態(tài)為1的輸出端通過一個門電路來控制計數(shù)器的異步清零端，使得計數(shù)器回到初態(tài)，從而改接成模M計數(shù)器。

圖1中兩片CT74LS160芯片連接的計數(shù)器的輸出端都連在了同一個與非門上并且通過異步清零端來清零。低位芯片接成十進(jìn)制計數(shù)器充當(dāng)個位，當(dāng)芯片1計數(shù)到Q3Q2Q1Q0=1001時，CO由0跳變?yōu)?，芯片2計數(shù)到Q3Q2Q1Q0=0001。當(dāng)圖中芯片2計數(shù)到Q3Q2Q1Q0=0010且芯片1計數(shù)到Q3Q2Q1Q0=0111時進(jìn)行異步清零。需要注意的是當(dāng)計數(shù)到最后一個狀態(tài)Q3Q2Q1Q0Q3'Q2'Q1'Q0'=00100111時，由于接成了異步清零接法，不需要等下一個CP脈沖到來就能完成清零，計數(shù)器計到的最后一個狀態(tài)存在的時間極短被稱為過渡態(tài)，所以不將其納入計數(shù)范圍。計數(shù)器的最后一個狀態(tài)為（0010 0111）2=（27）10，因此計數(shù)器能從0計數(shù)到26，是模27計數(shù)器。

圖2中兩片CT74LS161芯片連接的計數(shù)器的輸出端都連在同一個與非門上并且通過異步清零端來清零。低位芯片接成十進(jìn)制計數(shù)器充當(dāng)個位，當(dāng)芯片1計數(shù)到Q3Q2Q1Q0=1111時，CO由0跳變?yōu)?，芯片2計數(shù)到Q3Q2Q1Q0=0001。當(dāng)芯片2計數(shù)到Q3Q2Q1Q0=0010且芯片1計數(shù)到Q3Q2Q1Q0=0111時進(jìn)行異步清零。需要注意的是CT74LS161是16進(jìn)制芯片，由于計數(shù)器的最后一個狀態(tài)（0010 0111）2=（27）16=（39）10是過渡態(tài)，所以計數(shù)器能從0計數(shù)到38，是模39計數(shù)器。

1.2 同步置數(shù)

通過控制同步置數(shù)端和預(yù)置輸入端來實(shí)現(xiàn)模M計數(shù)。

圖3中兩片CT74LS161芯片連接的計數(shù)器的輸出端都連在同一個與非門上并且通過同步置數(shù)端來預(yù)置。低位芯片接成十進(jìn)制計數(shù)器充當(dāng)個位，當(dāng)芯片1計數(shù)到Q3Q2Q1Q0=1111時，CO由0跳變?yōu)?，芯片2計數(shù)到Q3Q2Q1Q0=0001。當(dāng)芯片2計數(shù)到Q3Q2Q1Q0=0010且芯片1計數(shù)到Q3Q2Q1Q0=0111時進(jìn)行同步置數(shù)。需要注意的是當(dāng)計數(shù)到最后一個狀態(tài)Q3Q2Q1Q0Q3'Q2'Q1'Q0' =00100111時由于接成同步置數(shù)接法，所以要等到下一個CP脈沖到來預(yù)置才有效，預(yù)置的狀態(tài)為0000 0000。因此有效狀態(tài)為0000 0000～0010 0111，則計數(shù)器能從0計數(shù)到39，是模40計數(shù)器。

圖4中用兩片CT74LS160芯片連接的計數(shù)器，只有當(dāng)芯片1和芯片2都計數(shù)到Q3Q2Q1Q0=1001時，CO由0跳變?yōu)?，才能預(yù)置狀態(tài)Q3Q2Q1Q0Q3'Q2'Q1'Q0'=00100111。所以計數(shù)器的計數(shù)范圍是0010 0111～1001 1001，從27計到99，是模73計數(shù)器。

圖5中用兩片CT74LS160芯片連接的計數(shù)器，與圖4不同的是該計數(shù)器在芯片1計數(shù)到Q3Q2Q1Q0=0111，芯片2計數(shù)到Q3Q2Q1Q0=0100，即Q3Q2Q1Q0Q3'Q2'Q1'Q0'=0100 0111時，計數(shù)器就預(yù)置狀態(tài)Q3Q2Q1Q0Q3'Q2'Q1'Q0'=00100111。所以計數(shù)器的計數(shù)范圍是0010 0111～0100 0111，從27計到47，是模21計數(shù)器。

1.3 級連

級連是將多個芯片串聯(lián)起來，從而獲得任意進(jìn)制的計數(shù)器，例如把一個N1進(jìn)制計數(shù)器和一個N2進(jìn)制計數(shù)器串連起來，獲得模M=N1×N2的計數(shù)器。

圖6中兩片芯片都是獨(dú)立連接的，即芯片1和芯片2都分別通過一個門電路接成某一模數(shù)的計數(shù)器（注意區(qū)別于異步清零和同步置數(shù)）。當(dāng)芯片1計數(shù)到Q3Q2Q1Q0=0100時執(zhí)行異步清零同時觸發(fā)芯片2計數(shù)端，芯片2計數(shù)到Q3Q2Q1Q0=0111執(zhí)行異步清零。因此芯片1的有效狀態(tài)是0000～0011，模為4，芯片2的有效狀態(tài)是0000～0110，模為7，所以圖6是模28=4×7的計數(shù)器。

2 小結(jié)

（1）在分析計數(shù)器的模時應(yīng)首先判斷計數(shù)器的接線方式。通過級連法連接的計數(shù)器每片芯片都是獨(dú)立的，均接成某一模數(shù)的計數(shù)器，但采用異步清零或同步置數(shù)接法的計數(shù)器則每片芯片都不獨(dú)立，所有的芯片都通過同一個門電路來執(zhí)行清零或置數(shù)。

（2）異步清零與同步置數(shù)電路的區(qū)別是采用異步清零接法的電路是通過異步清零端來清零，而采用同步置數(shù)接法的電路是通過置數(shù)端來置數(shù)，并且電路中的每片芯片都是通過同一個CP時鐘脈沖來觸發(fā)。

（3）采用異步清零接法時應(yīng)注意計數(shù)器的最后一個狀態(tài)是過渡態(tài)，不能將其納入有效狀態(tài)，而采用同步置數(shù)接法的計數(shù)器的最后一個狀態(tài)是有效狀態(tài)。

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