任意进制计数器的构成方法

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。

总结任意进制计数器的实现方法在计算机科学中，计数器是一种用于记录和控制某种计数操作的设备或算法。

通常情况下，我们使用的是十进制计数器，即以10为基数的计数器。

然而，在某些应用中，需要使用其他进制的计数器，例如二进制、八进制或十六进制。

实现任意进制计数器的方法如下：1. 定义计数器的进制：首先，我们需要确定计数器的进制，例如二进制、八进制或十六进制。

进制的选择取决于具体的需求。

2. 确定计数器的位数：接下来，我们需要确定计数器的位数，即计数器可以表示的最大值。

位数决定了计数器可以表示的范围。

3. 初始化计数器：根据选择的进制和位数，初始化计数器。

对于二进制计数器，可以将所有位都设置为0；对于八进制和十六进制计数器，可以将每一位都设置为最小值。

4. 计数器递增：根据选择的进制，实现计数器的递增操作。

对于二进制计数器，可以通过反转位的方式进行递增；对于八进制和十六进制计数器，可以在每一位上递增，并在达到最大值时进位到高位。

5. 计数器输出：根据具体需求，将计数器的当前值以所选进制表示出来。

对于二进制计数器，可以直接输出每一位的值；对于八进制和十六进制计数器，可以将每一位的值转换为对应的字符表示。

拓展部分：1. 递减操作：除了递增操作，我们也可以实现计数器的递减操作。

递减操作的实现与递增操作类似，只是在达到最小值时需要进行借位操作。

2. 范围检查：在实现任意进制计数器时，需要进行范围检查，确保计数器的值在合法范围内。

如果计数器的值超过了最大值，可以选择将其重置为最小值或抛出异常。

3. 多进制切换：在某些情况下，我们需要在不同的进制之间切换计数器的表示。

可以实现一个函数或方法，用于将计数器的值在不同进制之间进行转换。

4. 高位补零：为了使计数器的输出结果具有固定的位数，可以在输出时进行高位补零。

补零操作可以保证计数器的输出结果具有统一的格式。

总的来说，实现任意进制计数器需要确定进制、位数，初始化计数器，实现递增、递减操作，并进行范围检查和输出。

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。

实验六任意进制计数器的构成设计性实验一、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；3、运用集成计数计构成N分频器，了解计数计的分频作用。

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、用D触发器构成异步二进制加／减计数器图6－1是用四只D触发器构成的四位二进制异步加法计数器，它的连接特点是将每只D触发器接成T'触发器，再由低位触发器的Q端和高一位的CP端相连接。

图6－1 四位二进制异步加法计数器若将图6－1稍加改动，即将低位触发器的Q端与高一位的CP端相连接，即构成了一个4位二进制减法计数器。

2、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6－2所示。

图中LD—置数端CP U—加计数端CP D—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Q 0、Q 1、Q 2、Q 3 —数据输出端 CR图6－2 CC40192引脚排列及逻辑符号CC40192（同74LS192，二者可互换使用）的功能如表6－1，说明如下：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D 0、D 1、D 2、D 3 置入计数器。

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。

用74LS290构成任意进制计数器的方法作者：王静来源：《赤峰学院学报·自然科学版》 2012年第1期王静（赤峰学院计算机与信息工程学院，内蒙古赤峰 024000）摘要：计数器是数字系统中的应用最广泛的时序部件，74LS290是一个典型的集成异步计数器.本文从74LS290的结构和功能出发，介绍采用74LS290构成任意进制计数器的方法.关键词：计数器；74LS290；脉冲反馈法；任意进制中图分类号：TM935.46+2 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2012）01-0047-02计数器是一个用以实现计数功能的时序电路，它是数字系统中使用最广泛的时序部件，几乎不存在没有计数器的系统.它除了可以累计输入脉冲个数（计数）外，还可以用作分频、定时等等.计数器的常用构成方法有两种：一是可以用时钟触发器和门电路组成计数器；二是采用集成计数器构成所需要的计数器.中规模集成计数器由于体积小，功耗低、可靠性高等优点而得到了广泛地应用.然而，定型产品的种类是很有限的，就计数进制而言，常用的标准计数器多为十进制、四位二进制(十六进制)、八位二进制(二百五十六进制)几种.因此，在需要其它任意进制计数器时，只能在现有中规模集成计数器基础上，经过外电路的不同连接来实现.本文介绍一种由74LS290构成任意进制的计数器的方法.1 74LS290的电路组成74LS290内部由四个负边沿JK触发器和两个与非门组成，其逻辑电路如图1所示.74LS290的引出端排列图和逻辑功能示意图如图2、图3所示.2 74LS290的功能CP0、CP1为时钟信号输入端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端.2.1 置9功能S9(1)、S9(2）为异步置9端，当S9(1)·S9(2）=1时（即两者同为高电平）实现置9功能，此时Q3Q2Q1Q0=1001，且与时钟脉冲信号CP无关.2.2 清零功能R0(1)、R0(2）为异步清0端，如果S9(1)·S9(2）=0（S9(1)、S9(2）至少有一个是低电平)，当R0(1)·R0(2）=1时（即两者同为高电平）实现清零功能，此时Q3Q2Q1Q0=0000，与时钟脉冲信号CP无关.2.3 计数功能只有当S9(1)·S9(2）=0，R0(1)·R0(2）=0时才可实现计数功能.当时钟脉冲信号从CP0（下降沿有效）输入，只有触发器F0工作，其它三个触发器不工作，Q0端为输出端，构成1位二进制计数器（M=2），是一个二分频电路.当时钟脉冲信号从CP1（下降沿有效）输入，此时触发器F0不工作，F1、F2、F3工作，输出端为Q1、Q2、Q3，构成5位进制计数器（M=5），是一个五分频电路.当时钟脉冲信号从CP0输入，并将Q0与CP1相连（即CP1=Q0），输出端为Q0、Q1、Q2、Q3，则构成一个8421BCD码的异步十进制计数器.电路如图4所示.当时钟脉冲信号从CP1输入，并将Q3与CP0相连（即CP0=Q3），输出端为Q0、Q1、Q2、Q3，则构成一个5421BCD码的异步十进制计数器.综上所述，74LS290的功能表如表1所示.3 用74LS290设计任意进制的计数器利用脉冲反馈法获得N进制计数器，用S0、S1、S2…SN表示输入0、1、2、…、N个计数脉冲CP时计数器的状态.N进制计数器的计数工作状态应为N个：S0、S1、S2…SN-1，在输入第N个脉冲CP后，通过控制电路利用SN产生一个有效置0信号，送给异步置0端，使计数器立即置0，即实现了N进制计数.3.1 构成比模十小的任意进制计数器采用脉冲反馈法，如需设计N进制计数器，就把N对应的BCD码中为“1”的输出端进行“与”运算，结果接到74LS290的R0(1)、R0(2)端即可.以下是用一片74LS290构成一个七进制计数器的具体方法：首先将74LS290构成8421BCD码十进制计数器.再用脉冲反馈法.因N=7，对应的BCD码SN=0111，令R0(1)=R0(2)=Q2Q1Q0（Q2Q1Q0通过一个与门与R0(1)、R0(2)相连），按图5连线.当Q3Q2Q1Q0=0111时，迅速复位到0000，然后又开始从0000状态计数.0111状态出现的时间极短，通常只有10ns左右，并不能看到.因而我们认为该电路是一个实现从0000~0110的七进制计数器.3.2 构成大容量计数器第一步：采用级联的方法，将多个集成计数器串联起来，扩大计数器的容量.74LS290没有专门的进位信号输出端，可以用本级的高位输出信号驱动下一级计数器.第二步：采用脉冲反馈法获得所需的计数器.以下是用两片74LS290构成一个84进制计数器的具体方法：首先将每块74LS290按8421BCD十进制方式连线，分别代表个位和十位.然后设计计数到84返回清零.由于N=84，对应的BCD码SN=10000100，当十位计到8，个位计到4时，在下一计数脉冲下降沿到来后个位、十位计数器均复位到0，从而完成84进制计数的功能.电路如图6所示.4 结论74LS290的功能很强，利用脉冲反馈法，适当改变连线、配合门电路就可以灵活地构成任意进制的计数器.如果要构成的计数器容量为1位数，用一片74LS290；如果要构成的计数器容量为两位数，则要用两片74LS290；如要构成更大容量的计数器只需适当地增加74LS290的数量即可.电路结构较为简单，应用广泛.参考文献：〔1〕胡晓光.数字电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2010.〔2〕余孟尝.数字电子技术简明教程[M].北京:高等教育出版社,2006.〔3〕张克农,宁改娣.数字电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2010.〔4〕王小海,祁才君,阮秉涛.集成电子技术基础教程[M].北京:高等教育出版社,2008.。

集成计数器实现任意进制计数器设计方法案例说明
二进制和十进制以外的进制统称为任意进制。

要构成任意进制的计数器，只有利用集成二进制或十进制计数器，用反馈置零法或反馈置数法来实现。

假设已有M进制计数器，要构成N进制计数器，有M＞N和M＜N这两种可能。

下面首先讨论N＞M时的情况。

在N进制计数器的计数过程当中，设法跳过（M - N）个状态，就可得到N进制计数器。

实现跳越的方法有置数法和清零法两种。

（1）置数法
置数法适用于有预置数端的集成计数器。

通过预置数功能让计数器从某个预置状态开始计数，计满N个状态后产生置数信号，使计数器又进入预置数状态，然后重复上述过程。

图8.53为由74LS161用置数法构成的十二进制计数器。

图8.53 置数法构成的十二进制计数器
（2）清零法
清零法适用于有异步置零输入端的集成计数器。

计数器从全“0”状态开始计数，计满N个状态后产生清零信号，使计数器回到初态。

图8.54为74LS161用清零法构成的十二进制计数器。

Q Q Q Q
图8.54清零法构成的十二进制计数器
例:试用74LS160构成七进制计数器。

解:因为74LS160兼有异步置零和预置数功能，所以置数法和清零法均可采用。

图8.55所示电路是用置数法由74LS160构成的七进制计数器。

Q Q Q Q
图8.55 例题电路。

任意进制计数器的构成方法从降低成本的角度考虑，集成电路的定型产品必须有足够大的批量。

因此，目前常见的计数器芯片在计数进制上只做成应用较广的几种类型，如十进制、十六进制、7位二进制、12位二进制、14位二进制等。

在需要其他任意一种进制的计数器时识能用已有的计数器产品经过外电路的不同连接方式得到。

假定已有的是N进制计数器，而需要得到的是M进制计数器。

这时有M<NN和M>N两种可能的情况。

下面分别讨论两种情况下构成任意一进制计数器的方法。

1. M<N的情况在N进制计数器的顺序计数过程中，若设法使之跳越N一M个状态，就可以得到M 进制计数器了。

实现跳跃的方法有置零法(或称复位法)和置数法(或称置位法)两种。

置零法适用于有置零输人端的计数器。

对于有异步置零输人端的计数器，它的工作原理是这样的:设原有的计数器为N进制，当它从全0状态S。

开始计数并接收了M个计数脉冲以后，电路进人S}状态。

如果将SM状态译码产生一个置零信号加到计数器的异步置零输人端，则计数器将立刻返回S。

状态，这样就可以跳过N一M个状态而得到M进制计数器(或称为分频器)。

图6. 3.犯(e)为置零法原理示意图。

由于电路一进人s，状态后立即又被置成S。

状态，所以礼状态仅在极短的瞬时出现，在稳定的状态循环中不包括SM状态。

而对于有同步置零输人端的计数器，由于置零输人端变为有效电平后计数器并不会立刻被置零，必须等下一个时钟信号到达后，才能将计数器置零，因而应由sM _,状态译出同步置零信号。

而且，s},;状态包含在稳定状态的循环当中。

例如同步十进制计数器74162、同步十六进制计数器74163就都是采用同步置零方式。

置位法与置零法不同，它是通过给计数器重复置人某个数值的方法跳越N一M个状态，从而获得M进制计数器的，如图6. 3. 32助所示。

置数操作可以在电路的任何一个状态下进行。

这种方法适用于有预置数功能的计数器电路。

对于同步式预置数的计数器(如74160,74161) ,LD' -0的信号应从S‘状态译出，待下一个CGK信号到来时，才将要置入的数据置入计数器中。

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。

任意进制计数器的设计方法
设计任意进制的计数器可以采用以下方法：
1. 确定计数器的最大值：首先确定计数器的位数，位数决定了计数器能表示的最大值。

对于n位计数器，最大值为进制的n
次方减一。

2. 设计进位逻辑：根据进制确定进位的条件和逻辑。

对于十进制计数器，当个位进位时，十位加一；当十位进位时，百位加一，以此类推。

对于其他进制计数器，也需要确定进位的条件和逻辑。

3. 设计计数逻辑：根据进制确定计数的条件和逻辑。

对于十进制计数器，当个位数达到最大值时，个位数归零，十位数加一；当十位数达到最大值时，十位数归零，百位数加一，以此类推。

对于其他进制计数器，也需要确定计数的条件和逻辑。

4. 实现计数器电路：根据计数器的位数和逻辑设计电路。

可以采用多级触发器实现计数器，如JK触发器或D触发器。

每个
触发器的输入连接到进位逻辑和计数逻辑的输出，形成级联的计数器电路。

5. 测试和验证：对设计的计数器进行模拟或实际测试，验证其功能和正确性。

可以使用计算机辅助设计软件进行模拟，或者通过实际连接电路进行测试。

需要注意的是，任意进制计数器的位数和进制需要事先确定，
并在设计时考虑到。

如果需要设计一个可以动态切换进制的计数器，需要通过电路或程序实现切换进制的功能。

第六章计数器：任意进制计数器的构成引言在计算机系统中，计数器是一种常见且重要的电子组件。

计数器的作用是用于记录和控制某种事件的次数。

我们通常所说的计数器是指二进制计数器，也就是使用二进制进行计数的设备。

不过，在实际应用中，有时候需要使用其他进制进行计数，例如十进制、八进制、十六进制等。

因此，在本章中，我们将探讨任意进制计数器的构成方法。

1. 二进制计数器二进制计数器是最常见的计数器类型，它由一组触发器（Flip-flop）组成，并采用二进制位表示法。

每个触发器代表一个二进制位，其输出可以是0或1。

当触发器从0到1的状态变化时，表示计数器的值加1。

二进制计数器的位数决定了其能够表示的最大值。

2. 任意进制计数器的构成原理任意进制计数器的构成相较于二进制计数器稍微复杂一些，但原理是相似的。

其主要构成部分包括触发器数组、加法器、编码器和显示器。

2.1 触发器数组触发器数组是任意进制计数器的核心部分。

和二进制计数器类似，触发器数组代表了计数器能够表示的位数，并负责记录每个位的值。

每个触发器表示一个进制位，其状态的变化将导致对应位的值加1。

2.2 加法器加法器用于将触发器的输出进行加法运算。

在任意进制计数器中，加法器的输入不仅仅是相邻两位的值，还需要考虑进位的影响。

因此，加法器的设计相对复杂一些。

它将多个进制位的值相加，并将结果输出给编码器。

2.3 编码器编码器将加法器的输出转换为可显示的格式。

它将数值表示转换为对应的进制字符，例如十进制计数器将数值转换为0-9的数字字符。

编码器还负责控制数值位数的循环，即当计数器的值达到最大值时重新从最小值开始计数。

2.4 显示器显示器用于将编码器输出的结果显示给用户。

它可以是数码管、液晶屏或其他合适的显示设备。

显示器将编码器输出的进制字符转换成相应的显示，并实时更新显示的数值。

3. 任意进制计数器的应用举例任意进制计数器的应用非常广泛，下面我们将以十进制计数器和八进制计数器为例，介绍其在实际应用中的用途。