二进制计数器范文

二进制计数器范文（精选6篇）

二进制计数器 第1篇

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。

当所设计的N进制计数器的模值满足N

采用反馈置数法利用已有的M进制计数器设计N进制计数器时,N进制计数器的状态变化可以是不连续的。即可采用多次置数的方法使计数状态发生多次跳转,其状态转换图如图2所示。

图2中采用了2次置数法,第一次用S3作为置数控制,置数输入值为状态S6所对应的数码,跳过了S4 、S5 两个状态;第二次用SN+1 作为置数控制,置数输入值为状态S0所对应的数码,跳过了(SN+2 ～Sm-1)共(M-N-2)个状态。由此可见,多次置数与一次置数的区别在于一次置数时,计数器状态转换是连续的,置数值为常数;而多次置数法置数值不是常数,且计数器的计数状态转换是不连续的。实现多次置数的关键是置数控制信号和置数值的确定。

上面讨论的设计方法其前提条件是N < M ,通过反馈置数或者反馈清零修正M进制计数器的计数状态循环过程,跳过M-N个状态,而形成N进制计数器。当N > M 时,可通过k片M进制计数器级联,形成Mk 进制计数器,对于Mk 进制计数器再利用反馈置数或者反馈清零修正Mk进制计数器的计数状态循环过程,跳过Mk -N个状态,而形成N进制计数器。对于k值的选择,应满足下述关系式:

3 设计举例

已知9进制计数器的状态转换图如图3所示,试用74161和适当的门电路实现。

分析图3所示状态转换图,可见其状态出现2次跳跃,即从状态0000到0100和1000到1101,考虑到74161的功能特点及设计要求,只能采用反馈置数法进行设计。综合分析2次置数控制信号可见,置数控制端的控制表达式为:LD=Q2,置数值分别为DCBA=0100和DCBA=1101,对比前后2次所置的数,可见B=0,C=1,为常数。而A,D前后2次置数值不同,不能用常数1或者0来给定,分析置数前后的计数状态,可见令A=D=Q3,即可同时满足2次置数的要求。考虑到74161的控制特点,所设计的电路如图4所示。

4 结 语

集成计数器是目前数字系统中应用较多的逻辑器件,任意进制计数器在控制系统中经常用到,也是数字电子技术教学的重点内容之一,文中讨论的反馈置数法设计任意计数器的思路有助于读者更全面地掌握计数器的设计方法,特别是当计数器的计数状态不连续时,采用多次置数法进行设计,其设计思路新颖,方法灵活。文中给出的设计举例,虽说仅以一片74161为例,但其设计方法可以方便地推广到多片集成电路的应用设计中去。

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。

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

参考文献

[1]阎石.数字电子技术基础[M].5版.北京:高等教育出版社,2006.

[2]康华光.电子技术基础(数字部分)[M].5版.北京:高等教育出版社,2006.

[3]王敦惠.集成计数器构成任意进制计数器的方法[J].湖南科技学院学报,2004,25(6):98-102.

[4]孙宏国.N进制计数器的几种设计方法及比较[J].电气电子教学学报,2002,24(4):54-55,62.

[5]向永生,王爱冬,林岗,等.同步任意值计数器的设计[J].长沙电力学院学报:自然科学版,2004,19(3):54-58.

[6]励建国,宋坚波.任意进制计数器设计方法初探[J].成都教育学院学报,2003,17(3):65-66.

[7]姚?.用集成计数器构成任意进制计数器[J].江西电力职业技术学院学报,2003(2):19-21.

[8]刘建波,蔡文水,吕铁山.十进制与任意进制转换的设计与实现[J].计算机系统应用,2003(10):69-71.

[9]吕虹.任意进制移位计数器研究与实现[J].淮南工业学院学报:自然科学版,2002,22(2):38-41,70.

《十进制计数法》教案设计 第2篇

2、培养学生抽象、概括和类推迁移的能力。

二、教学重点：掌握十进制计数法，初步认识亿以上的数。

三、教学难点：掌握十进制计数法。

四、教学内容：

（一）复习旧知。

1、表示物体个数的1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、……都是（）。

2、一个物体也没有，用（）表示。0也是自然数。最小的自然数是（），（）最大的自然数，自然数的个数是无限的。

（二）什么是十进制计数法？

1、师：你现在知道了哪些关于十进制计数法的知识？

各小组到黑板上展示。

2、学生展示数位顺序表，其他同学评价交流。

3、师着重引导学生理解：

①每“相邻”的两个计数单位之间的进率是十。

②数位与计数单位的区别。

4、你们还有什么疑难问题吗？

（三）、练习巩固。

1．填一填

①一百亿有（）个十亿，（）个百亿是一千亿。

②从个位起，第（）位是万位，第（）位是亿位。

③和亿位相邻的两个数位是（）和（）。

④一个数由7个十亿、5个百万、2个百组成，这个数是（）。

2、判断题。

①每两个计数单位间的进率是十。（）

②和千万位相邻的两个计数单位是亿位和百万位。（）

③一个数的最高位是百万位，这个数一定不会小于一百万。（）

④自然数都比0大。（）

任意N进制计数器的设计方法 第3篇

1.1 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。属于此类计数器的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和同步4位二进制加/减计数器CT74LS191等。

1.2 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进制计数器时, 并行数据输入端可接任意数据, 其方法如下:

(1) 写出N进制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=0110。

(3) 画逻辑图。如图1所示。

例2试用CT74LS162的同步清零功能构成六进制计数器。

解: (1) 写出SN-1的二进制代码, SN-1=S5=0.101。

(3) 画逻辑图。如图2所示。

2 利用反馈置数法获得N计数器

2.2 集成计数器置数方式

异步置数方式:与计数脉冲CP无关, 只要异步置数端出现置数信号, 计数器立即被置数。属于此类计数器的有同步十进制加/减计数器CT74LS190/192、同步4位二进制加法/减计数器CT74LS191/193。

同步置数方式:与计数脉冲CP有关, 同步置数端获得置数信号后, 计数器并不立刻被置数, 还需要再输入一个计数脉冲CP才能将预置数置于计数器。属于此类计数器的有同步十进制加法计数器CT74LS160/162、同步4位二进制加法计数器CT74LS161/163。

2.3 反馈置数法

利用计数器的置数功能构成N计数器时, 要确定计数器从某个预置数状态开始计数, 并行数据输入端D3~D0接入计数器的计数起始数据, 计满N个状态后产生置数信号, 使计数器返回到预置数状态。

利用计数器的清零功能构成计数器的方法如下:

(1) 确定计数器计数状态和预置数状态。

(2) 写出计数器状态的二进制代码。当预置数为全0时, 取前N个计数状态SN, 则异步置数方式利用状态, 同步清零方式利用状态SN-1。

(3) 写出反馈置数函数。

(4) 画逻辑图。

例3试用CT74LS161的同步置数功能构成十进制计数器。

解:CT74LS161是十六进制计数器, 置数状态在0000~1111这16个状态中任选, 因此实现的方案很多。

方法一:置全0法 (前个N状态计数)

(1) 确定计数器计数状态和预置数状态。取置数状态为S0=0000, 预置数D3D2D1D0=0000, 计数范围为0000~1001。

(2) 写出计数器状态的二进制代码。SN-1=S9=1001。

(3) 画逻辑图。如图3 (a) 所示。

方法二:CO置数法 (后个状态计数)

用进位输出信号CO作为预置数的控制信号。M-N=16-10= (6) 10= (0110) 2, 设预置数D3D2D1D0=0110, 计数范围为0110~1111。计到1111时, 进位输出信号CO=Q3Q2Q1Q0=1, 通过非门产生一个置数信号加到同步置数端, 即。在下一个计数脉冲CP到来时, 把预置数D3D2D1D0=0110并行置入Q3Q2Q1Q0中, 计数器返回Q3Q2Q1Q0=0110到预置数状态, 从而实现了十进制计数。电路如图3 (b) 。

3 大容量N进制计数器

当要求实现的计数器的计数模值超过单片计数器的计数范围时, 可将多片计数器级联起来, 就可获得大容量进制计数器。常用的方法有以下两种。

3.1 大模分解法

如果将模N可以分解为多个因数相乘 (每个因数小于单片计数器的最大值) , 即N=N1·N2…Nn, 则可先用n片计数器分别组成模值为N1、N2、…、Nn的计数器, 然后再将它们级联起来组成N进制计数器。

例4试用两片CT74LS190构成五十进制计数器。

解:N=50=5×10, 个位片CT74LS190 (1) 组成十进制计数器 (低位片) ;十位片CT74LS190 (2) 组成五进制计数器 (高位片) , 然后级联组成五十进制计数器, 电路如图4所示。图中, 级联采用串行进位方式, 即将低位片CT74LS190 (1) 串行进位端的输出信号作为高位片计数器CT74LS190 (2) 的计数输入脉冲。当十位计数器CT74LS190 (2) 计到5时, 异步置数端端, 计数器被置数到0, 从而实现了五十进制计数。

3.2 整体反馈置零或整体反馈置数法

例5试用两片CT74LS161构成四十二进制计数器。

解: (1) 将两片CT74LS161采用并行进位方式组成16×16=256进制计数器。

(2) 将256进制计数器采用整体反馈置零法构成42进制计数器。42进制计数器对应的二进制代码SN=S42=00101010, 当计数器计到42时, 计数器状态Q′3Q′2Q′1Q′0Q3Q2Q1Q0, 反馈置零函数这时经与非门输出低电平, 使两片CT74LS161同时置零, 从而实现四十二进制计数, 逻辑图如图5所示。

参考文献

[1]杨志忠.数字电子技术基础[M].北京:高等教育出版社, 2010.

数的产生、十进制计数法”教学设计 第4篇

宁武县实验小学 高级教师 张俊文

【设计理念】

数的产生和发展经历了一个漫长的过程，限于教学时间和学生的接受能力，教材中只举了少数简单的事例进行说明，使学生对数的产生有一个初步的认识。教材展示了古代人们如何计数、如何逐步发明各种记数符号等，直观形象地介绍了数的产生、发展的历史。

学生学习应当是一个生动活泼的、主动的和富有个性的过程，除接受学习外，动手实践、自主探索与合作交流也是学习数学的重要方式。本节课教学可以采用学生自学和教师讲解相结合的形式进行。课前可以布置学生通过看书、上网等形式搜集有关数的产生的知识。如果时间允许，还可以进行适当的拓展，进一步开阔学生的眼界。

【教学内容】

《义务教育教科书 数学》（人教版）四年级上册第16－18页。

【学情与教材分析】

教材中出示3幅图来介绍原始社会的计数方法，说明当时如何用小石子检查放牧归来的羊的只数；用结绳的方法统计猎物的个数；用在木头上刻道的方法记录捕鱼的数量等等。这些原始的计数方法表明人类很早就产生了一一对应的思想。随后简单说明了数字的产生。教材中按时间顺序列举了三种古代数字，体现了数字也是逐步发展和完善的，还使学生初步知道早期的数字是与具体的数目相联系的，只是到后来才逐渐发展成抽象的符号，如现在通用的阿拉伯数字。

在此基础上教材介绍了自然数概念的含义和特点。自然数是数系的重要内容之一，人类最初认识的数就是自然数。随着生产和数学科学的发展，数系逐步扩展，产生整数、分数、小数、有理数等等。在第一学段学生学习的主要是自然数，接下来要系统学习小数和分数。因此在这里有必要给学生建立自然数的概念。一方面是对以前认数知识的概括和总结，另一方面也为以后把数的范围扩展到分数、小数做好准备，同时也渗透了辩证唯物主义观点。

【教学目标】

1.通过介绍数的产生，给学生建立自然数的概念，并了解自然数的一些性质和特点。

2.理解掌握十进制计数法的含义，认识含有三级数位的数位顺序表及相应的计数单位。

3.通过探索、思考、总结等活动，让学生体验到数的产生过程中去。4.使学生了解中国古代数学的伟大成就，激发学生的民族自豪感。【教学重点】

数的产生、发展的历史，理解十进制计数法的含义。

【教学难点】

理解十进制计数法的含义。

【教学准备】

多媒体课件，口算卡片。

【教学过程】

一、复习导入

师：数学课，就要和数打交道。到现在为止，你们已经学过了哪些数？那数究竟是怎样产生的呢？这节课我们就来学习——数的产生。（板书课题）

【设计意图：教师单刀直入，通过谈话导入新课，不拖泥带水，能够节省教学时间。】

二、探究新知

1.学生汇报课前收集的资料。

师：课前老师已经让大家在课下收集有关数产生的资料，那谁来介绍一下你收集的资料？

学生自由发言，教师注意收集有用的信息和资料。2.教学数的产生

师小结：很久以前，人们在生产劳动中就有了计数的需要，例如：人们出去打猎的时候，要数一数一共去了多少人，拿了多少件武器；回来的时候，要数一数捕获了多少只野兽等等，这样就产生了数。

（1）出示课本主题图，介绍几种在远古时候的计数方法。

师：在远古时代人们虽然有计数的需要，但是开始只知道“同样多”“多”或“少”。还不会用一、二、三„„这些数词来数物体的个数。那时是借助一些其他物品，如摆小石子、用绳打结、在木头上刻道等方法来计数。比如，出去放牧时，每放出一只羊，就摆一个小石子，一共出去了多少只羊，就摆多少个小石子；放牧回来时，再把这些小石子和羊一一对应起来，如果回来的羊的只数和小石子同样多，就说明放牧时羊没有丢。

后来随着语言、文字的发展，逐渐发明了一些计数的符号，但各个国家和地区记数的符号是不同的。

（2）出现各国不同的数字。

师：在公元8世纪前后，印度发明的数字传入了阿拉伯，在公元12世纪又从阿拉伯传入了欧洲，人们就误认为这些数字是阿拉伯人发明的，后来称为“阿拉伯数字”。即我们现在所用的1、2、3、4、„„（3）认识自然数

教师明确说明：在我们数物体个数的过程中，我们数的1、2、3、4、5、6、„„都是自然数。“0”的出现比较晚，人类开始只数看得见的东西，对于看不见的东西是不数的，因此没有“0”这个数。随着生产和数字计算的发展，出现了“0”，表示一个物体也没有，“0”也是自然数。

提问：这些自然数是怎样排列的？每相邻两个自然数的差是几？最小的自然数是几？有没有最大的自然数？

启发学生说出：最小的自然数是0，没有最大的自然数，自然数的个数是无限的。

2.教学十进制计数法

师：随着人们对数的认识逐渐增加，数认得越来越大，就产生了进位制。（1）了解其他进制。

师：一般地说，进率是几，就叫做几进位制。例如有二进位制、八进位制、十进位制、十二进位制、六十进位制等。我们通常是用“十进位制计数法”，它的特点是相邻两个单位之间的进率都是“十”（即满十进一），用数字1，2，3，4，5，6，7，8，9，0和位值原则结合起来记数。如一百三十五记作135。

电子计算机一般是用“二进位制”表示数。进率是“2”（即满二进一），只用两个数字0和1与位值原则结合起来记数。例如：

“零”记作0，“一”记作1，“二”记作10，“三”记作11，“四”记作100，“五”记作101，“六”记作110，“七”记作111，“八”记作1000，“九”记作1001，“十”记作1010，“十一”记作1011，“十二”记作1100„„

此外，还有“六十进位制”，如计量时间的单位“时”、“分”、“秒”相邻两个单位间的进率是“六十”，即1时＝60分，1分＝60秒。

（2）认识十进制计数法。①板书课题：十进制计数法

师：看到这个标题你有什么问题要问吗？

质疑：什么是“十进制计数法”，十进制怎么计数的？ 让生先试着说一说。

师讲解：要想了解什么是“十进制计数法”，先要从计数单位开始，我们在第一单元已经学习了什么是计数单位，那你都认识了哪些计数单位呢？（个、十、百、千、万„„亿。）

②出示已学的计数单位。

师：不错，像个、十、百、千、万„„亿这些都是用来计数的，所以叫他们计数单位，计数单位有大小之分，要根据实际情况而定，比如：要计量这一行的人数，需要用什么计数单位？（个）要计算我们班的人数，要用什么计数单位？（百）

师：至今为止，我们学习的最大的计数单位是什么？（亿）那还有没有比亿更大的计数单位？你猜猜？（十亿）多少个一亿是十亿？数一数 ,有没有比十亿更大的计数单位？你猜猜？（百亿）多少个十亿是一百亿？数一数 ,有没有比百亿更大的计数单位？你再猜猜？（千亿）多少个百亿是一千亿？数一数。

③出示新的计数单位。

师:有没有比千亿更大的计数单位？（师肯定有，由于不常用，暂时不学。）提问：每相邻的两个计数单位之间的关系是什么？（进率都是十）“进率都是十”是什么意思？（相邻的两个计数单位之间是十倍的关系）

师小结：像这种每相邻的两个计数单位之间进率都是十的计数方法叫做“十进制计数法”。

教师特别说明：最小的一位数还是1，因为根据十进制的计数原理，一个数的最高位不能是0，所以最小的一位数是1。

【设计意图：本节课的文字内容较多，教师教学时可以将谈话法、讲授法、小组合作学习有机结合起来。大部分知识学生只要了解就可以了。】

三、全课总结

师：通过今天的学习，你有什么收获？

四、看书质疑

二进制计数器 第5篇

（一）Multisim9软件介绍

随着时代的发展，计算机技术在电子电路设计中发挥着越来越大的作用。20世纪80年代后期，出现了一批优秀的电子设计自动化 (Electronic Design Automation, EDA) 软件，如PSPICE、EWB等。EDA软件工具代表着电子系统设计的技术潮流。Multisim9是InteractiveImage Technologies (Electronics Workbench) 公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入试，具有丰富的仿真分析能力。

Multisim9的主要功能和特点：

(1)具有直观、方便的操作界面，创建电路、选用元器件和虚拟测试仪器等均可直接从屏幕图形中选取，而且提供的虚拟测试仪器非常齐全，其外观与实特外形基本相似，操作这些虚拟设备如同操作真实的设备一样。

(2)提供种类繁多的元件和模型，且元件被分为不同的系列，可以方便地找到所需要的元件。

(3)具有较为详细的电路分析功能，可以完成电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路噪声分析和失真分析、离散傅立叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析等电路分析法，以帮助设计人员分析电路的性能。

(4)可以设计、测试和演示各种电子电路，包括电工电路、模拟电路、数字电路、射频电路等。可以对被仿真的电路中的元器件设置各种故障，如开路、短路和不同程度的漏电等，从而观察不同故障情况下的电路工作状况。在进行仿真的同时，软件还可以存储测试点的所有数据，列出被仿真电路的所有元器清单，以及存储测试仪器的工作状态、显示波形和具体数据等。

（二）直接清0法构成N进制计数器

本文以比较常用的异步复位的同步四位二进制计数器74LS161构成N进制数器为例，进行分析。

用74LS161采用直接清0法 (又叫反馈归零法) 构成N进制计数器，是利用芯片的复位端CR的复位作用来改变计数周期的一种方法。这是一种经常使用的将模M计数器修改为模N计数器的方法。直接清零法的基本原理是：假定原有为M进制的计数器，为了获得任意进制N (2NM) ，从全零初始状态开始计数，当在第N个脉冲作用条件下时，将第N个状态SN中所有输出状态为1的触发器的输出端通过一个与非门译码后，立即产生一个反馈脉冲来控制其直接复位端，迫使计数器清零 (复位) ，即强制回到0状态。这样就使得M进制计数器在顺序计数过程中跨越了M-N个状态，获得了有效状态为0～ (N-1) 的N进制计数器。

方法是，按照原有M进制计数器的码制写出模N的二值代码SN，将SN中为“1”的对应输出端接到与非门的输入端，与非门的输出端接集成芯片74LS161的复位端CR。

例如，用74LS161芯片构成6进制计数器，令LD=CTP=CTT=“1”。因为N=6，其对应的二进制代码为0110，将74LS161的输出端QC和QB通过与非门接至74LS161的复位端CR，电路如图1所示，实现N值反馈清零法。

计数工作过程，当CR=“0”时，计数器输出复位清零。因CR=QC⋅QB，故由“0”变“1”时，计数器开始加法计数。当第6个CP脉冲输入时，QDQCQBQA=0110，与非门的输出为“0”，即CR=“0”，使计数器复位清零，与非门的输出变为“1”，即CR=“1”时，计数器又开始重新计数。

（三）存在的问题及解决的方法

采用直接清0法构成N进制计数器的方法简单易行，所以应用广泛，但是它存在一些问题，本节对存在的问题及解决方法进行研究。

1. 过渡状态及解决的方法

在图1所示的6进制计数器中输出0110就是过渡状态，其出现时间很短暂，并且是非常必要的，否则就不可能将计数器复位。由于过渡过状态存在的时间很短暂，所以对一般计数而言无大的妨碍，如果要求实际应用不希望出现过渡状态，那么可以采用置位法构成N进制计数器，本文对采用置全0法构成N进制计数器进行分析。

置全0法或称为置0复位法。利用同步预置数控制端LD和预置数输入端D3D2D1D0=0000，所以只能采用N-1值反馈法，其计数过程中不会出现过渡状态。

仍以利用74LS161构成6进制计数器为例。其方法是，先将，再令预置输入端ABCD=0000 (即预置数“0”) ，以此为初态进行计数，从“0”到“5”共有六种状态，“5”对应的二进制代码为0101，将输出端QC、QA通过与非门接至74LS161的预置数控制端，如图2 (a) 所示。若，当CP脉冲上升沿 (CP↑) 到来时，计数器输出状态进行同步预置，使QDQCQBQA=DCBA=0000，随即，计数器开始随外部输入的CP脉冲重新计数，计数过程如图2 (b) 所示。

2. 复位的可靠性及解决的方法

采用直接清0法构成N进制计数器时，因为复位信号在通过门电路或触发器时会有时间延迟，使计数器不能可靠清零。为提高计数复位的可靠性，可在图2所示电路的与非门和端之间接一个基本RS触发器，如图3所示，用以将的状态暂存下，以使得清0复位信号有足够的作用时间使计数器可靠地清“0”。

工作过程为：在计入0～5个脉冲时，基本RS触发器在CP脉冲作下总是处于“1”态，即，当计入6个脉冲时，第6个计数脉冲的上升沿使计数器输出QDQCQBQA=0110，与非门G3的输出为0，使基本RS触发器置0，则Q=0，计数器清0。第6个计数脉冲的下降沿到来时，才将基本RS触发器置1，即Q=1, ，计数器清0复位信号才消失。这样，的时间加大了，约与CP脉冲宽度tW相同，从而提高了电路工作的可靠性。

3. 计数显示不完整及解决方法

如果在Multisim9中按图2 (a) 构建仿真电路，如图4所示，正常工作时，应计数显示0、1、2、3、4、5，而实际按图4构成的6进制计数器，进行仿真时，只能按0、1、2、30、1、2、3循环计数显示，而不能显示4、5。[1][4[5]]

为什么不能正常计数、显示?由图2 (a) 得，，当在CP脉冲端加计数脉冲进行计数时，由图2 (b) 状态图可看得，在QDQCQBQA=0000、0001、0010、0011时，每个计数脉冲输入时，输出端QC和QB的状态，只有其中之一发生变化，没有同时变化。而当第4个计数脉冲输入后，QDQCQBQA=0011变成0100, QC由0变为1的同时，QB由1变为0，即QC和QB同时发生了变化，由于元件的滞后，就会出现，QC由0变为1时，QB仍为1态，没来得及变为0，即会出现QC、QB同时为1，则，，所以第4个计数脉冲来到后，计数器清0，不能正常计数显示4和5。

解决计数器不能正常计数方法可在与非门的输出端加滤波电容，在与非门输出端加滤波电容的6进制计数器，如图5所示。

工作原理分析, 由第3个计数脉冲到第4个计数脉冲时, QC和QB的状态同时变化时，而引起与非门的输出Y=0时，经图6所示RC积分电路，低电平被削弱，不足以使得74LS161清0，所以仍能正常计数，这样所构成的6进制计数器就能正常计数显示0、1、2、3、4、5了。

由于加电容会影响电路的工作速度，故电容量的选取要合适，通常靠试验来调试确定。

（四）结语

从以上分析可知，在利用已有计数器构成所需计数器时，可以先利用Multisim9进行仿真，观察电路是否能正常工作，或到实验室调试，发现问题，进一步分析产生的原因，研究解决的方法，修改电路，电路正常工作了，才能应用到实际中。

参考文献

[1]聂典.Multisim9计算机仿真在电子电路设计中的应用[M].北京:电子工业出版社, 2007

[2]张惠敏.数字电子技术[M].北京:化学工业出版社, 2002.

[3]孙津平.数字电子技术[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2002.

[4]吴培明.电子技术虚拟实验[M].北京:机械工业出版社, 1995.

二进制计数器 第6篇

74LS90为异步二—五—十进制计数器, 内部具有双时钟输入, 并具有清零和置数功能。其基本工作方式:既可单独作二进制计数器、五进制计数器, 又可复合用作十进制计数器。

通过不同的连接方式, 74LS90可实现四种不同的逻辑功能, 而且可以借助清零端R0 (1) 、R0 (2) 对计数器清零, 还可以借助置数端S9 (1) 、S9 (2) 将计数器置9。其引脚图如1, 具体功能如下:

(一) 直接置0。

当R0 (1) 、R0 (2) 全部为高电平, 置数端S9 (1) 、S9 (2) 中至少有一个低电平时, 不论其输入状态如何, 计数器输出Q3Q2Q1Q0=0000, 则称异步清零功能或复位功能。

(二) 直接置9。

当S9 (1) 、S9 (2) 全部为高电平, R0 (1) 、R0 (2) 中至少有一个低电平时, 不论其输入状态如何, 计数器输出Q3Q2Q1Q0=1001, 则称直接置9功能。

(三) 计数。

当R0 (1) 、R0 (2) 及S9 (1) 、S9 (2) 不全为1, 输入计数脉冲CP时, 计数器开始计数。它的几种基本计数方式如下:

1. 二进制计数器。

计数器由CP0端输入, 输出由Q0端引出, 即构成1位二进制计数器, 如图2所示。

2. 五进制计数器。

计数器由CP1端输入, 输出由Q3Q2Q1端引出, 即构成五进制计数器, 如图3所示。

3. 十进制计数器。

若将Q0和CP1端相连, 计数脉冲由CP0端输入, 输出由Q3Q2Q1Q0端引出, 既得8421码十进制计数器, 如图4所示。

若将Q0和CP0端相连, 计数脉冲由CP1端输入, 输出由Q3Q2Q1Q0端引出, 既得5421码十进制计数器, 如图5所示。

二、74LS90设计N进制计数器的方法

若集成计数器的计数模值为M, 当N小于M时, 可采用反馈清零法, 通过芯片74LS90外部添加适当门电路或引线, 利用清零端R0 (1) 、R0 (2) 进行反馈清零, 可组成小于原进制的任意进制计数器。具体方法如下:

(一) 10以内的N进制。

仅需一片74LS90芯片即可, 如需设计N进制计数器, 就把其BCD码中为“1”的输出端进行“与”运算, 结果接到74LS90芯片的清零端, 即可实现N进制计数器。

(二) 10到100以内的N进制。

由于超过了十进制, 可以通过级联方式来增大计数模值, 用两片 (个位和十位) 74LS90芯片就可以到100进制。通常采用反馈清零法可实现10~100以内的任意进制, 可先将各芯片连接成10进制, 后取各BCD码中为“1”的输出端进行“与”运算, 其中个位的Q3与十位芯片的CP0相连, 满足“逢十进一”的规律, 这样则可获得所需的10到100以内的N进制计数器。因为74LS90是异步清零方式, 所以设计N进制计数器则需设计到N的BCD码才能返回清零, 而不是设计到N-1就返回, 实际上N只会一闪即失, 并不能看到。

三、案例实践

(一) 设计———七进制计数器。

图6是用74LS90采用清零法实现模7的计数器, 即计数到7异步清零, 它有七个独立状态, 是由8421码十进制计数器设法使其跳过三个无效状态 (0111~1001) 而得到的, 当第七个计数脉冲作用时按计数器要求应返回到0000状态, 但其状态由0110转换至0111, 不可能返回至0000状态。因此在电路上采用反馈清零法, 使其强迫归零。当计数器计数到0111状态时, 经与门输出使R0 (1) ·R0 (2) =1, 置0功能有效, 计数器则迅速复位到0000状态, 0111是一个极短的过度状态, 即刚到0111状态时就迅速清零, 所以实际出现的计数状态为0000~0110这七种, 不含0111。

(二) 设计———六十进制计数器。

图7是用两片74LS90芯片级联实现模60计数器的连接方法, 先将两芯片均连接成10进制构成100进制计数器, 时钟脉冲从个位CP0进, 个位的Q3与十位芯片的CP0相连即可, 由于60进制的BCD码是01100000, 则把十位芯片上输出为“1”的端 (由于输出为“1”的端口正好只有两个) 直接接到反馈清零端即可, 如图7所示。

四、结语

设计N进制计数器, 每块74LS90芯片的都可先按10进制计数器方法连接, 后把N各位BCD码中为“1”的输出端进行“与”运算, 结果接到各个74LS90的清零端即可。计数器的各级触发器是以串行进位方式连接的, 即高位的计数脉冲CP来自低位的输出端Q3。

参考文献

[1] .杨志忠.数字电子技术基础[M].北京:高等教育出版社, 2004

[2] .常桂兰.数字电子技术[M].北京:中国铁道出版社, 2005