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计数器原理分析及应用实例
除了计数功能外,计数器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)。虽然计数器产品一般只有
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
计数器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。
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0000、0001、0010、0011、
0100、0101、0110、0111、1000、1001[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
0000和1001两个状态。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0000和1001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0000、0001、0010、0011、0100和1001,也可以是0000、
0101、0110、0111、1000和1001。我们不妨采用0000、0001、0010、0011、0100
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和1001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1001,74LS160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
[ 5.3.34]
中 图 ,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
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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0001、0010、0011、0100、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
我们仔细分析一下。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0
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