計(jì)數(shù)是一種最簡單基本的運(yùn)算，計(jì)數(shù)器就是實(shí)現(xiàn)這種運(yùn)算的邏輯電路，計(jì)數(shù)器在數(shù)字系統(tǒng)中主要是對脈沖的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，以實(shí)現(xiàn)測量、計(jì)數(shù)和控制的功能，同時(shí)兼有分頻功能，計(jì)數(shù)器是由基本的計(jì)數(shù)單元和一些控制門所組成，計(jì)數(shù)單元則由一系列具有存儲信息功能的各類觸發(fā)器構(gòu)成，這些觸發(fā)器有RS觸發(fā)器、T觸發(fā)器、D觸發(fā)器及JK觸發(fā)器等。本文為大家?guī)砥叻N任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)方案及其電路設(shè)計(jì)的原理詳解。

任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)方案一：采用反饋置數(shù)法來設(shè)計(jì)任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器

此方法適用于某些具有預(yù)置數(shù)的計(jì)數(shù)器，它是采用預(yù)置數(shù)控制端LOAD來實(shí)現(xiàn)。對于74LS160屬于同步式預(yù)置數(shù)的計(jì)數(shù)器來說，當(dāng)LOAD出現(xiàn)有效電平低電平后待下一個(gè)時(shí)鐘脈沖信號到來后計(jì)數(shù)器輸出端的狀態(tài)Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0.使其跳過某些狀態(tài)來設(shè)計(jì)任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。下面就以74LS160為例，用并行置數(shù)法設(shè)計(jì)23進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其中預(yù)置數(shù)端D3D2D1D0可以置零，也可以置十以內(nèi)的任意四位二進(jìn)制數(shù)。那么此電路在其置數(shù)時(shí)十位和個(gè)位的D3D2D1D0置入（01100110）8421BCD碼=（66）10，而反饋代碼十位和個(gè)位為（10001000）8421BCD碼=（88）10，相當(dāng)于十進(jìn)制數(shù)的88.由此分析可得到計(jì)數(shù)器的模為（88-66）+1=23，故計(jì)數(shù)器為23進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其設(shè)計(jì)電路圖如圖5所示。由此可以得到置數(shù)法的設(shè)計(jì)要點(diǎn)為：反饋代碼轉(zhuǎn)換成的十進(jìn)制數(shù)-預(yù)置數(shù)端的代碼轉(zhuǎn)換成的十進(jìn)制數(shù)+1=所設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)器的模。

任意N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)方法及步驟

（1）根據(jù)計(jì)數(shù)模N來確定所需要計(jì)數(shù)器芯片的個(gè)數(shù)n.n=INT（logm（N-1））+1，INT表示取整。m：當(dāng)芯片為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器時(shí)m取10，當(dāng)芯片為四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器時(shí)m取16.

（2）當(dāng)n個(gè)計(jì)數(shù)器芯片連接成模為m的計(jì)數(shù)器

（3）選用并行法或串行法將n個(gè)計(jì)數(shù)器連接起來。

（4）確定反饋置零代碼。如果計(jì)數(shù)器芯片采用異步置零反饋代碼為（N）10，若是采用同步置零，則反饋代碼為（N？？1）10.

（5）反饋置零代碼形式的轉(zhuǎn)換。如果芯片為十進(jìn)制制計(jì)數(shù)器，將反饋代碼轉(zhuǎn)換成8421BCD碼的形式。若是四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，則將反饋代碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。

（6）將轉(zhuǎn)換結(jié)果與計(jì)數(shù)器的狀態(tài)輸出端進(jìn)行比較，讓與1對應(yīng)的引腳作用到與非門（反饋置零端低電平有效）或者與門（反饋置零端高電平有效）的輸入端，然后將與非門或者與門的輸出，連接到計(jì)數(shù)器芯片的反饋置零端即可。

任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)方案二：采用清零法來設(shè)計(jì)任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器

CR（RD）＝（Q1Q0）百（Q1Q0 ）拾（Q1）個(gè) 初態(tài)：0000

終態(tài)：233－1＝232即：0010 0011 0010

任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)方案三

LD＝（Q1Q0）百（Q1Q0 ）拾（Q2Q0）個(gè) （或LD＝CO）

初態(tài)：0000 （或1000－332＝668）

終態(tài)：332－1＝331即：0011 0011 0001 （或999）

任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)方案四：采用置數(shù)法來設(shè)計(jì)任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器1

由于74LS192是具有異步清零、置數(shù)功能的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，因此保留哪233種狀態(tài)，方法有多種。

任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)方案五：采用置數(shù)法來設(shè)計(jì)任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器2

任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)方案六：任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器M小于N的情況

詳細(xì)電路設(shè)計(jì)方案：基于74LS192的任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)

假定已有的是N進(jìn)制計(jì)數(shù)器，需要得到的是M進(jìn)制計(jì)數(shù)器。這時(shí)就有M小于N和M大于N兩種情況。

例題為用74LS192設(shè)計(jì)一個(gè)八進(jìn)制計(jì)數(shù)器：

在N進(jìn)制的計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)順序中，使計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)狀態(tài)跳過N-M的狀態(tài)，就可以得到M進(jìn)制計(jì)數(shù)器，如例，74LS192是一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，如想得到八進(jìn)制計(jì)數(shù)器，輸出狀態(tài)QAQBQCQD需要從0000―1110狀態(tài)，跳過0001及1001這兩個(gè)狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)跳躍的方法有置零法和置數(shù)法這兩個(gè)方法。

置零法的方式為在輸入第M個(gè)計(jì)數(shù)脈沖CP后，利用計(jì)數(shù)器當(dāng)前的輸出狀態(tài)SM進(jìn)行譯碼產(chǎn)生清零信號加到清零端上，使計(jì)數(shù)器清零，即實(shí)現(xiàn)了M進(jìn)制計(jì)數(shù)器。在計(jì)數(shù)器的有效循環(huán)中不包括狀態(tài)SM，所以狀態(tài)SM只在極短的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)稱為過渡狀態(tài)。對于本例題來說，在輸入第八個(gè)時(shí)鐘脈沖后，當(dāng)前的輸出狀態(tài)QAQBQCQD為0001，通過計(jì)數(shù)器輸出端QD的高電平信號給CLR清零端，將計(jì)數(shù)器置零，回到0000狀態(tài)。根據(jù)以上原理設(shè)計(jì)出的邏輯圖如下圖所示。

任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)方案七：任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器M大于N的情況

詳細(xì)電路設(shè)計(jì)方案：基于74LS192的任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)

例題為用74LS192設(shè)計(jì)一個(gè)24進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。

設(shè)計(jì)任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器M大于N的情況時(shí)必須要使用兩個(gè)以上的N進(jìn)制集成電路進(jìn)行組合來完成M進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)，各個(gè)集成電路之間的連接方式可分為串行進(jìn)位，并行進(jìn)位，整體置零，整體置數(shù)等幾種方法。

整體置零法就是將兩片N進(jìn)制計(jì)數(shù)器級聯(lián)成大于M進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，然后在計(jì)數(shù)器輸出到達(dá)M狀態(tài)時(shí)，通過輸出狀態(tài)譯碼出清零信號同時(shí)送達(dá)兩個(gè)計(jì)數(shù)器的清零端，使兩個(gè)計(jì)數(shù)器同時(shí)清零，從而實(shí)現(xiàn)M進(jìn)制，此方法類似于M小于N的置零法原理。對于74LS192來說，就是在兩片集成計(jì)數(shù)器輸出端QAQBQCQD到達(dá)0010（第一片低位）0100（第二片高位）狀態(tài)時(shí)，譯出清零信號同時(shí)送到兩個(gè)計(jì)數(shù)器的清零端。根據(jù)以上設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)出下面的邏輯電路圖。

整體置數(shù)法的工作原理等同于M小于N的置數(shù)法原理，首先就是將兩片N進(jìn)制計(jì)數(shù)器聯(lián)成大于M進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，然后選定所設(shè)計(jì)的M進(jìn)制狀態(tài)，譯碼出置數(shù)端的有效工作信號，使N進(jìn)制計(jì)數(shù)器置入置數(shù)輸入端規(guī)定的信號，跳過剩余的不用的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)M進(jìn)制。用整體置數(shù)法使兩片74LS192完成24進(jìn)制的設(shè)計(jì)方法可以參考M小于N的置數(shù)法以及以上的設(shè)計(jì)例題。