任意进制计数器设计方案汇总(七款模拟电路设计原理详解)

beanxyy 发表于 2018-01-17 17:36:07 收藏 已收藏
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任意进制计数器设计方案汇总(七款模拟电路设计原理详解)

beanxyy 发表于 2018-01-17 17:36:07

计数是一种最简单基本的运算,计数器就是实现这种运算的逻辑电路,计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数,以实现测量、计数和控制的功能,同时兼有分频功能,计数器是由基本的计数单元和一些控制门所组成,计数单元则由一系列具有存储信息功能的各类触发器构成,这些触发器有RS触发器、T触发器、D触发器及JK触发器等。本文为大家带来七种任意进制计数器设计方案及其电路设计的原理详解。

任意进制计数器设计方案一:采用反馈置数法来设计任意进制计数器

此方法适用于某些具有预置数的计数器,它是采用预置数控制端LOAD来实现。对于74LS160属于同步式预置数的计数器来说,当LOAD出现有效电平低电平后待下一个时钟脉冲信号到来后计数器输出端的状态Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0.使其跳过某些状态来设计任意进制计数器。下面就以74LS160为例,用并行置数法设计23进制计数器,其中预置数端D3D2D1D0可以置零,也可以置十以内的任意四位二进制数。那么此电路在其置数时十位和个位的D3D2D1D0置入(01100110)8421BCD码=(66)10,而反馈代码十位和个位为(10001000)8421BCD码=(88)10,相当于十进制数的88.由此分析可得到计数器的模为(88-66)+1=23,故计数器为23进制计数器,其设计电路图如图5所示。由此可以得到置数法的设计要点为:反馈代码转换成的十进制数-预置数端的代码转换成的十进制数+1=所设计的计数器的模。

任意进制计数器设计方案汇总(七款模拟电路设计原理详解)

任意N进制计数器的设计方法及步骤

(1)根据计数模N来确定所需要计数器芯片的个数n.n=INT(logm(N-1))+1,INT表示取整。m:当芯片为十进制计数器时m取10,当芯片为四位二进制计数器时m取16.

(2)当n个计数器芯片连接成模为m的计数器

(3)选用并行法或串行法将n个计数器连接起来。

(4)确定反馈置零代码。如果计数器芯片采用异步置零反馈代码为(N)10,若是采用同步置零,则反馈代码为(N??1)10.

(5)反馈置零代码形式的转换。如果芯片为十进制制计数器,将反馈代码转换成8421BCD码的形式。若是四位二进制计数器,则将反馈代码转换成二进制数。

(6)将转换结果与计数器的状态输出端进行比较,让与1对应的引脚作用到与非门(反馈置零端低电平有效)或者与门(反馈置零端高电平有效)的输入端,然后将与非门或者与门的输出,连接到计数器芯片的反馈置零端即可。

任意进制计数器设计方案二:采用清零法来设计任意进制计数器

CR(RD)=(Q1Q0)百(Q1Q0 )拾(Q1)个 初态:0000

终态:233-1=232即:0010 0011 0010

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任意进制计数器设计方案三

LD=(Q1Q0)百(Q1Q0 )拾(Q2Q0)个 (或LD=CO)

初态:0000 (或1000-332=668)

终态:332-1=331即:0011 0011 0001 (或999)

任意进制计数器设计方案汇总(七款模拟电路设计原理详解)

任意进制计数器设计方案四:采用置数法来设计任意进制计数器1

由于74LS192是具有异步清零、置数功能的十进制计数器,因此保留哪233种状态,方法有多种。

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任意进制计数器设计方案五:采用置数法来设计任意进制计数器2

任意进制计数器设计方案汇总(七款模拟电路设计原理详解)

任意进制计数器设计方案六:任意进制计数器M小于N的情况

详细电路设计方案:基于74LS192的任意进制计数器的设计

假定已有的是N进制计数器,需要得到的是M进制计数器。这时就有M小于N和M大于N两种情况。

例题为用74LS192设计一个八进制计数器:

在N进制的计数器的计数顺序中,使计数器的计数状态跳过N-M的状态,就可以得到M进制计数器,如例,74LS192是一个十进制计数器,如想得到八进制计数器,输出状态QAQBQCQD需要从0000―1110状态,跳过0001及1001这两个状态。实现跳跃的方法有置零法和置数法这两个方法。

置零法的方式为在输入第M个计数脉冲CP后,利用计数器当前的输出状态SM进行译码产生清零信号加到清零端上,使计数器清零,即实现了M进制计数器。在计数器的有效循环中不包括状态SM,所以状态SM只在极短的时间内出现称为过渡状态。对于本例题来说,在输入第八个时钟脉冲后,当前的输出状态QAQBQCQD为0001,通过计数器输出端QD的高电平信号给CLR清零端,将计数器置零,回到0000状态。根据以上原理设计出的逻辑图如下图所示。

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任意进制计数器设计方案七:任意进制计数器M大于N的情况

详细电路设计方案:基于74LS192的任意进制计数器的设计

例题为用74LS192设计一个24进制的计数器。

设计任意进制计数器M大于N的情况时必须要使用两个以上的N进制集成电路进行组合来完成M进制计数器的设计,各个集成电路之间的连接方式可分为串行进位,并行进位,整体置零,整体置数等几种方法。

任意进制计数器设计方案汇总(七款模拟电路设计原理详解)

整体置零法就是将两片N进制计数器级联成大于M进制的计数器,然后在计数器输出到达M状态时,通过输出状态译码出清零信号同时送达两个计数器的清零端,使两个计数器同时清零,从而实现M进制,此方法类似于M小于N的置零法原理。对于74LS192来说,就是在两片集成计数器输出端QAQBQCQD到达0010(第一片低位)0100(第二片高位)状态时,译出清零信号同时送到两个计数器的清零端。根据以上设计原理设计出下面的逻辑电路图。

整体置数法的工作原理等同于M小于N的置数法原理,首先就是将两片N进制计数器联成大于M进制的计数器,然后选定所设计的M进制状态,译码出置数端的有效工作信号,使N进制计数器置入置数输入端规定的信号,跳过剩余的不用的状态,从而实现M进制。用整体置数法使两片74LS192完成24进制的设计方法可以参考M小于N的置数法以及以上的设计例题。

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