摘要：針對任意進制（N進制）計數器的設計目的，采用反饋復零法對基于同步十進制計數器7415160進行設計，分別采用異步清零法實現了6進制計數器和同步置數法實現7進制計數器的設計，通過應用EWB軟件對所設計的電路進行仿真實驗。仿真結果表明設計的計數器能實現所要求的N進制技術功能。最終得出采用反饋復零法可以實現進制計數器的結論。

　　1、174LS160功能介紹

　　74LSl6O是具有預置數功能的四位同步十進制計數器，其內部是由J—K觸發器和附加門組成口。74LS160管腳排列圖如圖1

　　7415160管腳功能如表1所示。

　　7415160邏輯功能如表2所示。

　　從表2看出。集成計數器7415160具有以下4個功能：

　　1）異步清零功能：

　　當復位端CLW=O時，輸出QQcQnQ全為零，實現異步清除功能。

　　2）同步預置數功能：

　　當復位端CLR／=1．預置控制端LOA／9‘-0，并且有脈沖輸入即CLK=CPt時，輸出端QDQcQnQ=DCBA，實現同步預置數功能。

　　3）保持功能：

　　當CLRI=LOAD／=1且計數控制端ENPxENT=O時．輸出QoQcQeQ保持不變。

　　4）計數功能：

　　當CLR／=LOAD／=ENP=EⅣ1，并且CLK=CPt時，計數器才開始加法計數，實現計數功能。

　　l.274LS160的仿真

　　EWB仿真軟件是加拿大InteractiveImageTechnologies公司推出的一款電子電路仿真分析、設計軟件，它具有直觀的界面，用戶學習操作十分簡便．同時它還帶有豐富齊全的元器件庫，根據需要可靈活改變各器件的參數，因此它能演示各種復雜電路系統，以查看結果61。

　　以74LS160為例進行仿真．仿真步驟如下：

　　1）輸入原理圖，在工作區放置元件的原理圖符號，連接導線．設置元件參數；在數字集成電路庫選擇74ES160集成計數器，在信號源庫選擇Vcc電源和地，在基本元器件庫選擇開關并設置開關的控制鍵為Space鍵，將以上器件拖放在工作區的合適位置后連接。

　　2）從指示器件庫選擇彩色指示燈和8段數碼顯示管放置到工作區并連接到計數器的輸出端QD／QC／QB／QA：十進制計數器74LS160仿真電路如圖3所示。

　　3）啟動仿真開關，按動開關觀察仿真結果。按動兩次Space鍵，即給CLK端加一個脈沖信號，可以觀察到彩色指示燈Q3Q2Q1QO按四位二進制指示，同時數碼顯示管將顯示對應的十進制數。當給CLK端送到第十個脈沖時，計數器輸出端顯示為0，完成一個循環，所以為74LS160為十進制計數器。

　　2、N進制計數器的設計

　　基于集成計數器的N進制計數器設計方法一般采用反饋復零法，根據連接復零端的不同又分為異步清零法和同步置數法［21。

　　2．1異步清零法

　　異步清零法原理：主要利用一個與非門，其輸入端接在計數器的輸出端QDQOQBQA，輸出端接在74LS160的復位端CLR／。當計數器從0開始計數，計到N時，N對應的二進制代碼使反饋與非門的輸入端全部為1，則輸出端為0。由于與非門的輸出端連到74LS160的復位端CLR／，此時將強迫計數器復位，使計數器重新回到起始狀態。

　　在此以74LSl60實現的6進制計數器為例進行仿真設計。

　　1）求清零端控制信號的邏輯表達式

　　74LS160從0000狀態開始計數，當輸人第6個CP脈沖時．輸出Q3Q2Q1Q0=0110，所以復零邏輯表達式為：CLR／=Q：Q=0，復位端CLR／有效。

　　2）應用EWB軟件搭建仿真電路圖

　　基于74LS160實現的6進制計數器仿真電路如圖4所示，其中計數器各管腳連接要求如下：ENP=ENT：L0AD，1，CLK接開關．由清零端邏輯表達式可知與非門輸入端接計數器的輸出Q1Q2，輸出端接到計數器清零端CL。

　　3）對電路進行仿真

　　連接好電路后，打開EWB仿真開關。按動Space鍵給計數器輸入脈沖，可以看到計數器從0000開始計數，當第6個脈沖來后，計數計到0110時，與非門輸出為零，此時計數器復位端有效，使得輸出為0000，此計數器經過6個計數脈沖后完成一個循環，實現6進制的技術功能。

　　2．2同步置數法

　　同步置數法原理：和異步清零法原理相同，仍然利用一個反饋與非門，不同在與非門的輸出端接在74LS160的預置數端LOAD，，并且計數器的數據輸入端DBCA=0000。當計數器計到N一1時，反饋與非門的輸入端全部為l，則輸出端為0，此時預置控制端有效，當再來一個脈沖時，計數器的輸出端數據等于預置數。使計數器重新回到起始狀態。在此以74LS160實現的7進制計數器為例進行仿真設計。

　　1）求預置數端控制信號的邏輯表達式

　　計數器從0000開始計數，當第6個脈沖到達后，計數器輸出Q3Q2Q1Q0=0110。所以復零邏輯表達式為：LOAD~Q2QI=0，預置數端LOAD有效。

　　2）應用EWB軟件搭建仿真電路圖

　　仿真電路圖如圖4所示。其中計數器各管腳連接要求如下：ENP=ENT=CLR，-l，CLK接開關，A=B=C=D=0，由預置數端邏輯表達式可知與非門輸入端接計數器的輸出Q1Q2，輸出端接到計數器清零端L0AD。

　　3）對電路進行仿真

　　連接好電路后，打開EWB仿真開關，按動開關，可以看到計數器從0000開始計數，當計到0110時，與非門輸出為零，此時計數器預置數端有效，當第7個脈沖來后，使得輸出等于預置數0000。此計數器經過7個計數脈沖后完成一個循環，實現7進制的計數功能。

　　2．3異步清零法和同步置數法比較

　　通過以上兩種計數器的設計可以看出，兩種方法都是通過與非門給相應端子加復零信號。異步清零法是加在計數器復位端CL和同步置數法是加在預置值端L0AD／比較。只是歸零邏輯表達式不同，假設設計N進制計數器，采用異步清零法時歸零邏輯表達式為N對應的二進制代碼為1的輸出項的與非表達式．而采用同步預置數法時歸零邏輯表達式為（N一1）對應的二進制代碼為1的輸出項的與非表達式。

　　3、結束語

　　本文主要以74LS160為例，介紹了采用異步清零法和同步置數法實現的N進制計數器的設計方法及仿真步驟。應用EWB軟件對設計的計數器進行仿真，結果表明達到設計要求。