EDA百60进制计数器原理理

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2018-06-21 23:38 标签： 60进制计数器设计原理
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计数器原理分析及应用实例
除了计数功能外，产品还有一些附加功能，如异步复位、预置数（注意，有同步预置数和异步预置数两种。前者受时钟脉冲控制，后者不受时钟脉冲控制）、保持（注意，有保持进位和不保持进位两种）。虽然产品一般只有二进制和十进制两种，有了这些附加功能，我们就可以方便地用我们可以得到的来构成任意进制的计数器。下面我们举两个例子。在这两个例子中，我们分别用同步十进制加法计数器74LS160构成一个六进制计数器和一个一百进制计数器。本文引用地址：因为六进制计数器的有效状态有六个，而十进制计数器的有效状态有十个，所以用十进制计数器构成六进制计数器时，我们只需保留十进制计数器的六个状态即可。74LS160的十个有效状态是BCD编码的，即、、、、[图5-1]。图5-1我们保留哪六个状态呢？理论上，我们保留哪六个状态都行。然而，为了使电路最简单，保留哪六个状态还是有一点讲究的。一般情况下，我们总是保留两个状态。因为74LS160从1001变化到0000时，将在进位输出端产生一个进位脉冲，所以我们保留了这两个状态后，我们就可以利用74LS160的进位输出端作为六进制计数器的进位输出端了。于是，六进制计数器的状态循环可以是、、，也可以是、、。我们不妨采用、、这六个状态。如何让74LS160从0100状态跳到1001状态呢？我们用一个混合逻辑与非门构成一个译码器[图5.3.37b]，当74LS160的状态为0100时，与非门输出低电平，这个低电平使74LS160工作在预置数状态，当下一个时钟脉冲到来时，由于等于0就会预置成1001，从而我们实现了状态跳跃。图5.3.37b 用置数法将74160接成六进制计数器（置入1001）比这个方案稍微繁琐一点的是利用74LS160的异步复位端。下面这个电路中[图5.3.34]，也有一个由混合逻辑与非门构成的译码器。图5.3.34 用置零法将74LS160接成六进制计数器不过，这个译码器当输入为0110时才输出低电平，使74LS160异步复位，进入0000这个状态。从0000状态开始，随着时钟脉冲的不断到来，74LS160依次变为、、0101、和0110状态[图5-2]。可能有人说：&不对！这个电路总共有七个状态，应该是七进制计数器呀！&我们说，这个电路虽然要经历七个状态，但是只需六个脉冲就完成一个计数循环，因此它仍是六进制计数器。图5-2我们仔细一下。假设74LS160的初始状态为0000，第一个时钟脉冲到达后，它的状态变为0001，第二个时钟脉冲到达后，它的状态变为0010，&&，第五个时钟脉冲到达后，它的状态变为0101，第六个时钟脉冲到达后，它的状态变为0110。当74LS160处于0110这个状态时，译码器输出低电平，使74LS160异步复位，进入0000这个状态。这段话里，&异步复位&是一个关键词。与同步复位不同，异步复位不受时钟脉冲的控制。于是，译码器的输出刚变成低电平，74LS160的状态就变成了0000。理想情况下，74LS160在第六个时钟周期内首先在0110状态停留片刻，然后就稳定地停留在0000状态。我们知道，计数器的工作对象是时钟脉冲。计数，就是计时钟脉冲的个数。在我们这个例子中，74LS160从0000状态出发，经过六个（而不是七个）时钟周期又回到了0000状态，也就是说，每六个（而不是七个）时钟脉冲就使74LS160的状态循环一次。因此，这个电路是一个六进制计数器。计数循环中包括、、这六个稳定状态。可能有人说：&唔，听你这么一解释，我也觉得它是六进制计数器。不过，把七个状态算成六个总是有点儿别扭。唉，只要它能工作，我就不计较它是经历六个状态还是七个状态了。&我说：&对，我也这样想。然而，事与愿违呀！不改进的话，这个电路还真不能工作。&为什么呢？我们知道，计数器的状态是触发器记忆的。74LS160有四个触发器，分别记忆。这四个触发器的工作速度是有差异的。在74LS160从0110变成0000的过程中，和的状态不变，和的状态要从1变成0。我们假设比快，那么刚刚从1变0时，仍然处于1状态。这时，译码器的输出就不是低电平了，74LS160的异步复位信号就消失了。在异步复位信号持续时间过短的情况下，将保持1状态不变。于是74LS160将停留在0010状态，而不是我们期望的0000状态。显然，这是一种竞争冒险现象，因为74LS160是否能够从0110变成0000取决于和的竞争结果。怎样使异步复位信号持续足够长的时间呢？我们来看看这个电路[图5.3.36]。
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你可能喜欢说明：&&一百进制计数器，以十进制计数器为模板增加十位计数，可类比写出多位计数器。九十九清零。(One hundred binary counter, decimal counter increased ten count as a template, you can write a number of analog counter. Ninety-nine cleared.)
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