計數器原理分析及應用實(shí)例

圖5.3.36 圖5.3.34電路的改進(jìn)

兩個(gè)與非門(mén)構成了RS鎖存器，以它的端輸出的低電平作為74LS160的異步復位信號。若74LS160從0000狀態(tài)開(kāi)始計數，則第六個(gè)時(shí)鐘脈沖上升沿到達時(shí)進(jìn)入0110狀態(tài)，使RS鎖存器置位，端輸出低電平。74LS160在0110狀態(tài)作短暫停留后，迅速轉入其它狀態(tài)，如0010或0100，譯碼器輸出的負脈沖消失。如果我們把這個(gè)窄脈沖直接作為74LS160的異步復位信號，計數器不一定能夠可靠地工作。如果我們把這個(gè)窄脈沖作為RS鎖存器的置位信號，把時(shí)鐘脈沖作為RS鎖存器的復位信號，再將RS鎖存器的作為74LS160的異步復位信號，計數器一定能夠可靠地工作，因為輸出的負脈沖的寬度與時(shí)鐘脈沖高電平的持續時(shí)間相等。

第二個(gè)例子要求我們構成一百進(jìn)制計數器，也就是說(shuō)，計數器的狀態(tài)為0010到9910。因為100等于10乘以10，所以我們可以用兩個(gè)74LS160構成一個(gè)一百進(jìn)制計數器，其中一個(gè)計數器的狀態(tài)表示個(gè)位數，另一個(gè)計數器的狀態(tài)表示十位數，后者在前者的進(jìn)位信號控制下計數。我們有兩種方案。第一種方案稱(chēng)為并行進(jìn)位方式[圖5.3.39]。

圖5.3.39 例5.3.3電路的并行進(jìn)位方式

這種方案的特點(diǎn)是兩個(gè)74LS160的CP端都接到時(shí)鐘脈沖上。不過(guò)，第一個(gè)74LS160始終工作在計數方式，每一個(gè)時(shí)鐘脈沖都使其狀態(tài)發(fā)生變化；第一個(gè)74LS160只有在第一個(gè)74LS160進(jìn)位輸出為高電平是才工作在計數方式，每十個(gè)時(shí)鐘脈沖才使其狀態(tài)發(fā)生變化。若計數器從0010狀態(tài)開(kāi)始計數，則第九個(gè)時(shí)鐘脈沖到達后，第一個(gè)74LS160的狀態(tài)變?yōu)?10且進(jìn)位輸出變?yōu)楦唠娖?，使第二個(gè)74LS160進(jìn)入計數方式。因為第二個(gè)74LS160進(jìn)入計數方式的時(shí)間比第九個(gè)時(shí)鐘脈沖到達的時(shí)間晚，就是說(shuō)，第九個(gè)時(shí)鐘脈沖到達時(shí)第二個(gè)74LS160尚未進(jìn)入計數方式，所以，第九個(gè)時(shí)鐘脈沖并不能使第二個(gè)74LS160的狀態(tài)發(fā)生變化，其狀態(tài)仍為010。于是，計數器的狀態(tài)為0910。第十個(gè)時(shí)鐘脈沖到達后，第一個(gè)74LS160的狀態(tài)變?yōu)?10且進(jìn)位輸出變?yōu)榈碗娖?，使第二個(gè)74LS160退出計數方式。因為第二個(gè)74LS160退出計數方式的時(shí)間比第十個(gè)時(shí)鐘脈沖到達的時(shí)間晚，就是說(shuō)，第十個(gè)時(shí)鐘脈沖到達時(shí)第二個(gè)74LS160尚未退出計數方式，所以，第十個(gè)時(shí)鐘脈沖使第二個(gè)74LS160的狀態(tài)發(fā)生變化，其狀態(tài)變?yōu)?10。于是，計數器的狀態(tài)為1010。第二種方案稱(chēng)為串行進(jìn)位方式，這種方案的特點(diǎn)是，兩個(gè)74LS160都始終工作在計數方式。不過(guò)，第一個(gè)74LS160的CP端接到時(shí)鐘脈沖上，每一個(gè)時(shí)鐘脈沖都使其狀態(tài)發(fā)生變化；第一個(gè)74LS160的CP端接到第一個(gè)74LS160進(jìn)位輸出上，每十個(gè)時(shí)鐘脈沖才使其狀態(tài)發(fā)生變化。經(jīng)常有學(xué)生問(wèn)：“為什么在第一個(gè)74LS160的進(jìn)位輸出端和第二個(gè)74LS160的時(shí)鐘脈沖輸入端之間要加上一個(gè)非門(mén)呢？”這里面有點(diǎn)兒奧妙。若計數器從0010狀態(tài)開(kāi)始計數，則第九個(gè)時(shí)鐘脈沖到達后，第一個(gè)74LS160的狀態(tài)變?yōu)?10且進(jìn)位輸出變?yōu)楦唠娖?。如果沒(méi)有這個(gè)非門(mén)，第一個(gè)74LS160的進(jìn)位輸出端的電平變化將使第二個(gè)74LS160的狀態(tài)發(fā)生變化，其狀態(tài)變?yōu)?10。于是計數器的狀態(tài)就從0810變成1910，而不是我們所希望的0910。有了這個(gè)非門(mén)，情況就不一樣了，因為第一個(gè)74LS160的進(jìn)位輸出端的脈沖上升沿被非門(mén)轉換成下降沿，所以第一個(gè)74LS160的進(jìn)位輸出端的電平變化并不能使第二個(gè)74LS160的狀態(tài)發(fā)生變化，其狀態(tài)仍為010。于是計數器的狀態(tài)就從0810變成我們所希望的0910。第十個(gè)時(shí)鐘脈沖到達后，第一個(gè)74LS160的狀態(tài)變?yōu)?10且進(jìn)位輸出變?yōu)榈碗娖?。因為第一個(gè)74LS160的進(jìn)位輸出端的脈沖下降沿被非門(mén)轉換成上升沿，所以第一個(gè)74LS160的進(jìn)位輸出端的電平變化使第二個(gè)74LS160的狀態(tài)發(fā)生變化，其狀態(tài)變?yōu)?10。于是計數器的狀態(tài)又從0910變成1010。

我們再舉一個(gè)用74LS160構成二十九進(jìn)制計數器的例子。因為29是一個(gè)素數，除了1和它本身外，不能表達為兩個(gè)整數的乘積，所以我們要把工作分解成兩個(gè)步驟。第一步，我們用兩個(gè)十進(jìn)制計數器構成一個(gè)一百進(jìn)制計數器；第二步，我們用這個(gè)一百進(jìn)制計數器構成二十九進(jìn)制計數器。第一步可以采用并行進(jìn)位方式或串行進(jìn)位方式實(shí)現；第二步可以用置位法或復位法實(shí)現。因為這里要對兩個(gè)74LS160同時(shí)置位或復位，所以也稱(chēng)為整體置位法或整體復位法。