第二十次课 计数器2、任意进制计数器的构成1

任意进制计数器的设计【摘要】计数器集成芯片一般有4位二进制、8位二进制或十进制计数器，而在实际应用中，往往需要设计一个任意n进制计数器，本文给出它的设计方法和案例。

【关键词】计数器；清零一、利用反馈清零法获得计数器1 集成计数器清零方式异步清零方式：与计数脉冲cp无关，只要异步清零端出现清零信号，计数器立即被清零。

此类计数器有同步十进制加法计数器ct74ls160、同步4位二进制加法计数器ct74ls161、同步十进制加/减计数器ct74ls192、同步4位二进制加/减计数器ct74ls193等。

同步清零方式：与计数脉冲cp有关，同步清零端获得清零信号后，计数器并不立刻被清零，只是为清零创造条件，还需要再输入一个计数脉冲cp，计数器才被清零。

属于此类计数器有同步十进制加法计数器ct74ls162、同步4位二进制加法计数器ct74ls163、同步十进制加/减计数器ct74ls190、同步4位二进制加/减计数器ct74ls191等。

2 反馈清零法对于异步清零方式：应在输入第n个计数脉冲cp后，利用计数器状态sn进行译码产生清零信号加到异步清零端上，立刻使计数器清零，即实现了n计数器。

在计数器的有效循环中不包括状态sn，所以状态sn只在极短的瞬间出现称为过渡状态。

对于同步清零方式：应在输入第n-1个计数脉冲cp后，利用计数器状态sn-1进行译码产生清零信号，在输入第n个计数脉冲cp 时，计数器才被清零，回到初始零状态，从而实现n计数器。

可见同步清零没有过渡状态。

利用计数器的清零功能构成n计数器时，并行数据输入端可接任意数据，其方法如下：①写出n计数器状态的二进制代码。

异步清零方式利用状态sn，同步清零方式利用状态sn-1。

②写出反馈清零函数。

③画逻辑图。

例1 试用ct74ls160的异步清零功能构成六进制计数器。

解：①写出sn的二进制代码。

sn=s6=0110②写出反馈清零函数。

③画逻辑图。

如图1所示。

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小结
前面介绍了利用计数芯片扩展功能实现任意 进制（ M<N ）计数器的两种构成方法：
1、利用芯片的置零功能来实现的置零法。 2、利用芯片的置数功能来实现的置数法。 不管采用哪种方法，要注意采用的扩展功能 是异步还是同步，因为取用译码状态是不同的。
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常用TTL计数器
-- 精品--
图6.3.35
0 0 10 0
1
0
1 0
-- 精品--
1 01
方法二：置数法
用74LS160 实现6进制计数器 利用74LS160的同步置数功能来实现
第6个有效边沿预置0
同步：LD/应先有效
LD (Q 3 Q 2Q 1 Q 0),R D 1,E P E P 1 D 3D 2D 1D 00000
1
有四种功能：异步置零、同步预置、 保持和计数,四种功能优先级别是异步置 零>同步预置>保持>计数。
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三、M<N的实现方法
实 现 方 法Biblioteka 置零功能置数功能置零法（复位法）：利用置零功能 分异步和同步
置数法（置位法）：利用预置数功能 分异步和同步
可从N个循 环状态的中 任一状态
可从N个循 环状态的中 任一状态
1
2
3
4
CLK
Q 01
2
3
4
RD 1
C
5
6
7
5
60
1
△t→0
图6.3.33
时序图
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R D ( Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 ) ,L D 1 ,E E P 1 P
1
2
3
4

② 其反魄 日 零函数为 ＝Ｑ１ ＇ ＱＯ ＇ Ｑ１ ③ 画图ｉ 圭 璺 ‰ 如图｝１ 所示
①ｃ Ｔ ７ ４ Ｌ Ｓ １ ６ ｏ 带有异步清写端，因此 位片（ ２ ） 接成＝ 进％ ｝ 数， 低位片（ １ 艟成九 进 汁女 ② 写出 ￥ ２ Ｓ ９ 所对应的二进朱 【 码： Ｓ ２ Ｓ ９ ￣ ０ ０ １ ０ １ ０ ０ １ ， 即 当 蚩 髂ｉ 十 至 ０ ０ ０ １ ０ １ ０ ０ １ ｊ 好 冬 时产 生 馈渭写信号。 ③ 写出反豌静 函数。＝ Ｑ１ Ｑ３ Ｑ０ ④ 画图连线 用并行连接方式将地 片 （ １ ） （ ２ ｂ 鸯 成—个一 百进 十 数器。 并通过—个与非门相当于分别将片（ １ ） 片（ ２ 片 接成九揣 匕进制， 目 将反馈漓写 唁 号ｇ Ｉ ＾ 数输 ＾ 端。 如图
时， 只需要通过改 变外部控制电路 即可得到。除 了可用常规 的 串行进位连接 和并行进位连接 ， 本文提
出了整体置零 法、 整体置数法 ， 可将集成二 、 十进制计数器变为所需的任意进 制大容量计数 器。 关键词 ： 计数 器； 整体置零法 ； 整体置数法 ； 串行进位 连接方式； 并行进位 连接 方式
例 利用 ｃ Ｔ ７ ４ Ｌ Ｓ １ ６ １ 置数功能完成五十七进制计数 器的 构眈
图２ ＿ ３ 整体置写法构成的二 十九进静 数器 方法二： 采用整体置数法具体 步骤 ① 状态 姻导 莉 嗷 ｆ 透吓所列应的十进带 Ｉ ｌ ！ 故 是 Ｍ１ ） 。 ② 若选用集成计数器的异步置数功能做反 馈端． 令 Ｙ Ｉ Ｙ ２ －Ｍ＋ ＝ Ｍ１ 相当于高度片 接成Ｙ１ 进制． Ｔ 氐 位片接成Ｙ２ 进制； 若选用同步置数功能做反馈端。 则令 Ｙ Ｉ Ｙ ２ ＝ Ｍ＋Ｍ１ — １ ． 相当 于高位片接成 Ｙ １ 进制。 低位片接成Ｙ ２ 进制。要获得 Ｙｎ ＂ ……・ ＇ Ｙ２ Ｙ１ 方 亦如此。 ③ 写出Ｍ 进带 圾 Ｙ ｌ Ｉ Ｙ ２

【 】 内容 回顾
暂态
异步清零
3
a. 置零法（复位法）
【 】 内容 回顾
基本思想是：计数器从全0状态S0开始计数，计满M个
状态后产生清零信号，使计数器恢复到初态S0，然后
再重复上述过程。
异步清零
SM状态进行译码产生置 零信号并反馈到异步清
零端( RD)，使计数器立
即返回S0状态。
10ns
左右
SM状态只在极短的瞬间 出现，通常称它为“过
取(N-M)2——(N-1)2 个状态。 可采用进位输出端 置最小数(N-M)2法
12
【例】用74160实现7进制计数器(置数法)。
(2)置数法（取后M种状态），
M=7，在进位输出端处反馈置最小数 数SN-M=S10-7=S3=0011
LD (C )
1
1
EP D 0 D 1 D 2 D 3 C
CLK 计数输入
（1）整体置零法实现53进制。（M=53）
RD S53 （0011 0101）B
34
利用整体置零法由74LS161构成53进制加法计数器如图
所示。
RD S53 （0011 0101）B
1010
1100
十进制数53对应的二进制数为0011 0101 实现从0000 0000到0011 0100的53进制计数器 35
23
为什么进位端要加一个反相器？不加会有什么结果？ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 131415 161718 19 20 21
CLK
C
C
24
【例】用74160实现24进制计数器。 整体置零法 M=24，在SM=S24=0010 0100 处反馈清零。