任意进制计数器的设计

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。

计数器的设计实验报告篇一：计数器实验报告实验4 计数器及其应用一、实验目的1、学习用集成触发器构成计数器的方法2、掌握中规模集成计数器的使用及功能测试方法二、实验原理计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来计脉冲数，还常用作数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能。

计数器种类很多。

按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器。

根据计数制的不同，分为二进制计数器，十进制计数器和任意进制计数器。

根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。

还有可预置数和可编程序功能计数器等等。

目前，无论是TTL还是CMOS集成电路，都有品种较齐全的中规模集成计数器。

使用者只要借助于器件手册提供的功能表和工作波形图以及引出端的排列，就能正确地运用这些器件。

1、中规模十进制计数器CC40192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如图5－9－1所示。

图5－9－1 CC40192引脚排列及逻辑符号图中LD—置数端CPU—加计数端CPD —减计数端CO—非同步进位输出端BO—非同步借位输出端D0、D1、D2、D3 —计数器输入端Q0、Q1、Q2、Q3 —数据输出端CR—清除端CC40192的功能如表5－9－1，说明如下：表5－9－1当清除端CR为高电平“1”时，计数器直接清零；CR置低电平则执行其它功能。

当CR为低电平，置数端LD也为低电平时，数据直接从置数端D0、D1、D2、D3 置入计数器。

当CR为低电平，LD为高电平时，执行计数功能。

执行加计数时，减计数端CPD 接高电平，计数脉冲由CPU 输入；在计数脉冲上升沿进行8421 码十进制加法计数。

执行减计数时，加计数端CPU接高电平，计数脉冲由减计数端CPD 输入，表5－9－2为8421码十进制加、减计数器的状态转换表。

加法计数表5－9－减计数2、计数器的级联使用一个十进制计数器只能表示0～9十个数，为了扩大计数器范围，常用多个十进制计数器级联使用。

用74160集成计数器构成任意进制计数器的电路设计单嵛琼;单长吉【摘要】74160 is die for 10 synchronous counter addition,take advantage of its reset and the number of pre-set function can make mould for any number of counters.So as to solve the problem that we can't buy any kind of counter.%74160是模为10的同步加法计数器，利用它的清零和预置数功能可以构成模为任意数的计数器，从而解决了我们需要计数器但市场上又买不到这种计数器的困难。

【期刊名称】《大学物理实验》【年(卷),期】2016(029)003【总页数】3页(P15-17)【关键词】计数器;清零;置数;有效状态【作者】单嵛琼;单长吉【作者单位】昭通学院，云南昭通 657000;昭通学院，云南昭通 657000【正文语种】中文【中图分类】O453市场上能买到的集成计数器芯片一般为4位二进制计数器和十进制计数器，如果需要其它进制计数器，可用现有的4位二进制计数器和十进制计数器芯片进行设计。

74160是8421BCD码同步加法十进制计数器，可以用它来构成任意进制计数器。

74160是8421BCD码同步加法计数器[1-2]，图1是它的逻辑符号：是清零端，端是预置数端，EP、ET是两个使能端，CP端是时钟脉冲端，RCO是进位输出端，D3、D2、D1、D0是四个预置数据输入端，Q3、Q2、Q1、Q0是四个数据输出端。

其中进位输出端的逻辑表达式为[3]：RCO=ET·Q3·Q1。

由表1可知，74160具有异步清零、同步置数、计数和保持的功能。

用74160构成模小于10的计数器的计数器时通常有两种方法：异步清零法和同步置数法[4].文章中选取用74160构成五进制计数器来说明这两种方法的应用。

总结任意进制计数器的设计方法一、引言计数器是数字电路中常见的组合逻辑电路，其作用是在一定范围内对输入的信号进行计数。

而进制计数器则是在特定进制下进行计数的计数器，如二进制计数器、十进制计数器等。

本文将总结任意进制计数器的设计方法。

二、基本概念1. 进位：当某一位达到最大值时，需要向高位进位。

2. 借位：当某一位减法结果为负时，需要向高位借位。

3. 余数：在除法中，被除数除以除数所得到的余数即为该数字的个位数字。

4. 商：在除法中，被除数除以除数所得到的商即为该数字的十位以及更高位数字。

三、二进制计数器设计方法1. 同步二进制计数器同步二进制计数器又称为并行加法器或者锁存式加法器。

其实现原理是将多个全加器连接起来，并且每一个全加器都接收同样的时钟信号。

当时钟信号发生变化时，所有全加器同时进行运算。

2. 异步二进制计数器异步二进制计算机又称为Ripple Counters或者Clock-Triggered Flip-Flops。

其实现原理是通过多个D触发器连接起来，每个D触发器都接收上一个触发器的输出信号。

当时钟信号发生变化时，第一个D触发器会先被触发，然后它的输出信号会传递到下一个D触发器中。

四、十进制计数器设计方法1. 二进制编码计数器二进制编码计数器是一种使用二进制代码表示数字的计数器。

其实现原理是通过将BCD码转换成二进制来实现计数。

2. BCD码计数器BCD码计数器是一种使用BCD码表示数字的计数器。

其实现原理是通过多个BCD加法器连接起来，每个加法器都接收同样的时钟信号。

当时钟信号发生变化时，所有加法器同时进行运算。

五、任意进制计数器设计方法1. 基于同步电路设计方法任意进制计算机可以通过同步电路来实现。

其实现原理是将多个全加器连接起来，并且每一个全加器都接收同样的时钟信号。

当时钟信号发生变化时，所有全加器同时进行运算。

2. 基于异步电路设计方法任意进制计算机也可以通过异步电路来实现。

其实现原理是通过多个D触发器连接起来，每个D触发器都接收上一个触发器的输出信号。

六步——任意进制，任意起始值计数器的设计
计数器的介绍课本介绍了三种方法：
反馈清零法：起始值二进制数每一位都为０；
反馈置数法：任意起始值；
ＴＣ反馈置数法：输出置数态限制每一位都为１，也就是说起始值也是固定的；
以下选择反馈置数法较为灵活，但是做法相对比较固定。

例如，设计一个32进制，初态为180计数器
第一步：固定图
不管什么进制什么起始值下面的接法是固定的。

第二步：置数端电平
左边为低位片，右边为高位片
32进制，初态为180
初态=输入置数端=180=1011 0100=高位片的DCBA 低位片的DCBA 接入置数端的电平：
第三步：接入与非门
输出置数态=180+32-1=211=1101 0011=
高位片QD QC QB QA 低位片QD QC QB QA
也就是说计数器从１８０开始计数到２１１又转回１８０；
把所有1找出来，得高位片QD QC QA和低位片QB QA共有五个一；接入六个端口输入的与非门nand6(因为没有奇数个输入端的与非门)多余端接ＶＣＣ
第四步：把五个输出为一的Ｑ接入与非门
整体图样
第五步：加入波形
ＣＬＫ为时钟
Ａ为控制立刻进入初态１８０
32进制，初态为180仿真波形。

计数器的设计实验报告一、实验目的本次实验的目的是设计并实现一个简单的计数器，通过对计数器的设计和调试，深入理解数字电路的基本原理和逻辑设计方法，掌握计数器的工作原理、功能和应用，提高自己的电路设计和调试能力。

二、实验原理计数器是一种能够对输入脉冲进行计数，并在达到设定计数值时产生输出信号的数字电路。

计数器按照计数方式可以分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器；按照计数进制可以分为二进制计数器、十进制计数器和任意进制计数器。

本次实验设计的是一个简单的十进制加法计数器，采用同步时序逻辑电路设计方法。

计数器由触发器、门电路等组成，通过对触发器的时钟信号和输入信号的控制，实现计数功能。

三、实验设备与器材1、数字电路实验箱2、集成电路芯片：74LS160（十进制同步加法计数器）、74LS00（二输入与非门）、74LS04（六反相器）3、示波器4、直流电源5、导线若干四、实验内容与步骤1、设计电路根据实验要求，选择合适的计数器芯片 74LS160，并确定其引脚功能。

设计计数器的清零、置数和计数控制电路，使用与非门和反相器实现。

画出完整的电路原理图。

2、连接电路在数字电路实验箱上，按照电路原理图连接芯片和导线。

仔细检查电路连接是否正确，确保无短路和断路现象。

3、调试电路接通直流电源，观察计数器的初始状态。

输入计数脉冲，用示波器观察计数器的输出波形，检查计数是否正确。

若计数不正确，逐步排查故障，如检查芯片引脚连接、电源电压等，直至计数器正常工作。

4、功能测试测试计数器的清零功能，观察计数器是否能在清零信号作用下回到初始状态。

测试计数器的置数功能，设置不同的预置数，观察计数器是否能按照预置数开始计数。

五、实验结果与分析1、实验结果成功实现了十进制加法计数器的设计，计数器能够在输入脉冲的作用下进行正确计数。

清零和置数功能正常，能够满足实验要求。

2、结果分析通过对计数器输出波形的观察和分析，验证了计数器的工作原理和逻辑功能。

实验十六集成计数器及应用一、实验目的1、掌握集成计数器的基本功能2、进一步体会用集成电路构成计数器的方法。

3、运用集成计数器构成1/N分频器。

二、实验原理1、实现任意进制计数（1）用复位法获得任意进制计数器假定已有一个N进制计数器，而需要得到一个M进制计数器时，只要M<N，用复位法使计数器计数到M时置零，即获得M进制计数器。

如下图16-1所示为一个由74LS192十进制计数器接成的6进制计数器。

图16－1 6进制计数器（2）利用预置功能获得M进制计数器下图为用三个74LS192组成的421进制的计数器。

图16-2 421进制计数器外加的由与非门构成的锁存器可以克服器件计数速度的离散性，保证在反馈置“0”信号作用下可靠置“0”。

图16-3是一个特殊的12进制的计数器电路方案。

在数字钟里，对十位的计时顺序是1、2、3、……、11、12，即是12进制的，且无0数。

如下图所示，当计数到13时，通过与非门产生一个复位信号，使74LS192(第二片的时十位)直接置成0000，而74LS192(第一片)，即时的个位直接置成0001，从而实现了从1开始到12的计数。

图16-3 特殊的12进制计数器三、实验设备与器材1、数字逻辑电路实验箱。

2、芯片774LS32、74LS192，74LS90，74LS161。

74LS248（74LS48）四、实验内容及实验步骤1、测试74LS90的逻辑功能74LS90为中规模TTL集成计数器，可实现二分频、五分频和十分频等功能，它由一个二进制计数器和一个五进制计数器构成。

其引脚排列图和功能表如下所示：图16-1 74LS90的引脚排列图表16-1 74LS90的功能表【原理图】【功能仿真波形图】1）二进制计数器仿真波形2）异步五进制加法计数器仿真波形3）修改电路联线，当QA和CLKB端相连，时钟脉冲从A端输入，从QD，QC，QB，QA端输出，重新编译并仿真，验证芯片构成的是8421码十进制计数器；原理图：功能波形图：4）当CLKA端和QD端相连，时钟脉冲从CLKB端输入，从QD，QC，QB，QA端输出，验证芯片构成的是几进制计数器，并回答是什么编码的计数器。

构成任意进制计数器的两种方法任意进制计数器是一种能够在任意进制下进行计数的设备或程序。

在日常生活中，我们所用到的计算机、手机、电子表等设备中，均包含了进制转换的功能，了解如何构建任意进制计数器是非常重要的。

在本文中，我们将介绍构成任意进制计数器的两种方法。

一、基于加法器的方法1. 原理基于加法器的方法是最常见的构成任意进制计数器的方法之一。

其原理是利用加法器进行进制转换，实现任意进制下的计数功能。

2. 实现步骤（1）确定计数器的进制：首先需要确定所要实现的任意进制数，比如二进制、十进制、十六进制等。

（2）设计加法器：根据所选进制的位数，设计相应的加法器，例如对于n位的二进制，需要设计n位的二进制加法器。

（3）连接加法器：将各个位的加法器进行连线，形成一个完整的计数器电路。

（4）输入输出控制：设计输入和输出控制电路，用于控制计数器的输3. 优缺点优点：基于加法器的方法实现简单，可扩展性强，能够实现任意进制的计数功能。

缺点：需要设计繁琐的加法器电路，占用较多的硬件资源。

二、基于状态机的方法1. 原理基于状态机的方法是另一种构成任意进制计数器的常用方法。

其原理是利用状态机进行状态转移，实现任意进制下的计数功能。

2. 实现步骤（1）确定计数器的进制：同样需要确定所要实现的任意进制数，如二进制、十进制、十六进制等。

（2）设计状态转移图：根据所选进制的位数，设计状态转移图，确定每个状态之间的转移关系。

（3）编写状态机控制逻辑：根据状态转移图，编写状态机的控制逻辑，实现状态的转移和计数功能。

（4）输入输出控制：设计输入和输出控制电路，用于控制计数器的输3. 优缺点优点：基于状态机的方法逻辑清晰，占用硬件资源较少，易于实现复杂的计数功能。

缺点：需要设计状态转移图和状态机的控制逻辑，相对复杂一些。

总结基于加法器的方法和基于状态机的方法是构成任意进制计数器的两种常用方法。

基于加法器的方法实现简单，但所需硬件资源较多；基于状态机的方法逻辑清晰，占用硬件资源较少。

74161设计任意进制计数器课程设计课程名称：任意进制计数器设计1.课程简介任意进制计数器设计是一门面向计算机学科的实践性课程，旨在帮助学生深入理解计算机中进制转换和计数器设计的原理，并通过实践设计和实现各种进制的计数器。

课程的主要内容包括进制转换、进制的表示、进制计数器的设计与实现等。

2.课程目标通过本课程的学习，学生将能够：-掌握进制的基本概念与原理，包括二进制、八进制、十进制、十六进制等；-理解进制转换的过程及其在计算机中的应用；-熟悉计数器的工作原理和基本功能；-掌握进制计数器的设计与实现方法；-能够根据需要设计和实现任意进制的计数器。

3.课程设置3.1进制基础知识-进制的基本概念与原理；-二进制、八进制、十进制、十六进制的互相转换；-进制在计算机中的表示与应用。

3.2进制计数器设计-计数器的基本原理和功能；-二进制计数器的设计与实现；-其他进制的计数器设计与实现（如十进制计数器、八进制计数器、十六进制计数器等）；3.3综合设计与实践-根据实际需求设计和实现任意进制的计数器；-进行基于FPGA的计数器实验；-进行计数器的性能分析与评估。

4.教学方法4.1理论讲解通过课堂讲解，向学生介绍进制的基本知识、计数器设计的原理和方法。

4.2实验实践通过实验环节，学生将亲自动手设计和实现各种进制的计数器，并进行实验验证。

4.3案例分析通过分析实际应用场景和案例，引导学生将所学知识应用到实际问题中，提高实践能力。

5.考核方式5.1平时成绩包括课堂参与、实验报告、作业完成情况等。

5.2期末考核面向学生的期末考核将包括理论知识考察和实验设计两个部分，通过答题和实际操作考察学生对进制计数器设计原理和实践的掌握程度。

6.参考教材- 《数字逻辑与数字系统设计》- 《计算机组成与设计：硬件／软件接口》- 《FPGA数字逻辑设计与实验》7.总结任意进制计数器设计课程将帮助学生深入理解计算机中进制转换和计数器设计的原理，通过实践设计和实现各种进制的计数器，提高学生的计算机系统设计能力和实践应用能力。

任意进制计数器设计方法林涛;巨永锋【摘要】利用集成二、十进制计数器采用反馈置数法设计任意进制计数器,已有设计方法的特点是采用一次置数.提出了采用多次置数法设计任意进制计数器的新概念,通过状态转换图分析论述了设计依据,以设计实例说明了采用多次置数设计任意进制计数器的方法.分析与设计举例表明该设计方法是可行的,它拓宽了采用MSI设计任意进制计数器的途径.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2008(031)015【总页数】2页(P166-167)【关键词】数字电子技术;任意进制计数器;设计方法;状态转换图;多次置数【作者】林涛;巨永锋【作者单位】长安大学电子与控制工程学院,陕西,西安,710064;长安大学电子与控制工程学院,陕西,西安,710064【正文语种】中文【中图分类】TN291 引言计数器按人们的习惯分为二进制计数器、十进制计数器、任意进制(非二、十进制)计数器。

在中规模集成电路中，二、十进制计数器都有各种芯片可供选择。

而对于任意进制计数器，通常利用集成二、十进制计数器通过反馈清零或者反馈置数来实现[1,2]。

利用反馈清零设计任意进制计数器时其状态转换图是惟一的(同步清零和异步清零的状态转换图稍有差别)；但采用反馈置数法设计N进制计数器时，置数值的选取比较灵活，对于同一模值的计数器，可以有多种不同的实现方法，已有的文献只讨论了一次置数的设计方法[3,4]。

本文提出了多次置数的设计方法，并以实例说明该设计方法的具体应用。

2 设计依据分析已有集成计数器(二进制、十进制)的特点是其计数状态变化的次序是固定的，只要处于计数工作模式下，其状态按原设计状态逐一递增或者递减变化。

例如，现有一个M(二、十进制)进制计数器，在计数状态下，其状态变化如图1所示。

图1 集成M进制计数器的状态转换图当所设计的N进制计数器的模值满足N<M时，可在M进制计数器的状态中任意选取N个连续的状态，通过反馈置数人为跳过M-N个状态而得到N进制计数器。