西安邮电学院：《数字电路与逻辑设计》课程教学资源（PPT课件）第六章 时序逻辑电路（2/2，6.5-6.6）

■■■ 西安邮电学院“校级优秀课程” 3 数字电路与逻辑设计 第六章时序逻辑电路（二） 西失邦适学院

数字电路与逻辑设计 第六章 时序逻辑电路(二) 西安邮电学院“校级优秀课程

6.5采用中规模集成器件设计任意进制计数器 ★计数器设计步骤如下： 1.根据设计要求，确定有效状态； 2.画状态转移图； 3.选择集成器件，查看器件功能表； 4.选择合适的反馈形式和反馈信号； 5.画逻辑电路图； 6.画出工作波形图（可选)。 ⊙西邹重孝院

6.5采用中规模集成器件设计任意进制计数器 ★计数器设计步骤如下： 1. 根据设计要求，确定有效状态； 2.画状态转移图； 3.选择集成器件，查看器件功能表； 4. 选择合适的反馈形式和反馈信号； 5.画逻辑电路图； 6.画出工作波形图（可选）

6.5采用中规模集成器件设计任意进制计数器 一、 利用同步计数器实现任意模M计数器的方法： (一)利用清除端的复位法。（反馈清零法) 二)利用置入控制端的置位法。（同步预置法） 1. M<NN为单片计数器的最大计数值 利用清除端的复位法或置入控制端的置位法进行设计。 2.M<N,N为多片计数器级联后的最大计数值 ● 尚要实契单檬M超过牌片计数墨鹤计数范时，必须首券 将多许 红数器级联 大计数范围(N=10n或16n) 后利用整同步置人瑞的置数法和利用整体清除编复位法构 成模M併数幕。 ● 多片74160、74162级联，N=10n 多片74161、74163级联，N=16n

一、利用同步计数器实现任意模M计数器的方法： (一）利用清除端的复位法。 （反馈清零法） (二）利用置入控制端的置位法。（同步预置法） 1. M<N,N为单片计数器的最大计数值 利用清除端的复位法或置入控制端的置位法进行设计。 2. M<N,N为多片计数器级联后的最大计数值 • 当要实现的模值M超过单片计数器的计数范围时，必须首先 将多片计数器级联，以扩大计数范围（N=10n 或16n），然 后利用整体同步置入端的置数法和利用整体清除端复位法构 成模M计数器。 • 多片74160 、74162级联，N=10n • 多片74161 、74163级联，N=16n 6.5采用中规模集成器件设计任意进制计数器

6.5采用中规模集成器件设计任意进制计数器 1.M<N,N为单片计数器的最大计数值 (一)反馈清零法 当计数至S时，利用SM状态产生一清除信号 加到清0端，使计数器返回到S,状态，从而实现模 M的计数器。 设计方法： I. 确定有效状态（必须从全0开始）： Ⅱ.产生异步清除端信号CR I.画逻辑图

6.5采用中规模集成器件设计任意进制计数器 1. M<N,N为单片计数器的最大计数值 当计数至SM时，利用SM状态产生一清除信号， 加到清0端，使计数器返回到S0状态，从而实现模 M的计数器。 (一）反馈清零法 I. 确定有效状态（必须从全0开始）； II. 产生异步清除端信号 ； III. 画逻辑图。 CR 设计方法:

6.5采用中规模集成器件设计任意进制计数器 (一)反馈清零法 例：应用4位二进制同步计数器74161实现 模10计数器，要求采用清除端复位法。 分析： ①根据设计要求，确定各种状态0~9： 画状态转移图；

例：应用4位二进制同步计数器74161实现 模10计数器，要求采用清除端复位法。 分析： ① 根据设计要求，确定各种状态0～9； ② 画状态转移图； (一）反馈清零法 6.5采用中规模集成器件设计任意进制计数器

6.5采用中规模集成器件设计任意进制计数器 (一)反馈清零法 计数器状态转移图为： 0000> 00010010 0011> 0100 00000 00000 1010+-1001- 1000—0111←—0110- 0101 CR=232 注意：用来清0的瞬态为M,该状态一经出现马上消失

计数器状态转移图为： 0000 0001 0010 0011 0100 1010 1001 1000 0111 0110 0101 瞬 瞬 瞬 瞬 瞬 瞬 瞬 瞬 瞬 0 CR = Q3 Q1 注意：用来清0的瞬态为M，该状态一经出现马上消失。 (一）反馈清零法 6.5采用中规模集成器件设计任意进制计数器

6.5采用中规模集成器件设计任意进制计数器 (一)反馈清零法 1 画出电路原理图 CTp D3D2DiDo Co ☆为什么1010状态不算在主循环 C 74161CR LD Q3Q2QiQo 内，用波形图说明 23 CP CP 同步计数器最低位Q,在 CP↑翻转。先画最低位Q0 CR 当第十个脉冲上升沿到达后Q3Q2Q1Q0=1010,/CR=0。只要/CR=0, 计数器强制置0.1010只能使Q3Q1出现一个很窄的小毛刺。 缺点：Q输出波形上有毛刺。造成/CR脉冲宽度太窄，清0不可靠。 8西重学院

☆ 为什么1010状态不算在主循环 内，用波形图说明 画出电路原理图 同步计数器最低位Q0在 CP↑翻转。先画最低位Q0 。 当第十个脉冲上升沿到达后Q3Q2Q1Q0＝1010,/CR＝0。只要/CR=0, 计数器强制置0。1010只能使Q3Q1出现一个很窄的小毛刺。 缺点:Q1输出波形上有毛刺。造成/CR脉冲宽度太窄，清0不可靠。 & CP D3D2D1D0 Q3Q2Q1Q0 CT CO P CTT CR LD 74161 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 CPQ0 Q1 Q2 Q3 CR (一）反馈清零法 6.5采用中规模集成器件设计任意进制计数器

6.5采用中规模集成器件设计任意进制计数器 (一)反馈清零法 克服清不可靠的方法： 加基本RS触发器，使/CR脉冲宽度变宽 CTp D3D2D]Do Co CTT 74161CR 当第十个CP到来： LD CP Q3Q2QiQo ① 0000 基本触发器Q=0,/CR=0,使 Q3Q2Q1Qo=0000。 Q当第十个CP到来： 1 基本触发器Q=1,/CR=1。 cm九品五 在第十个CP的作用下，Q端 Q 输出的清0信号宽度和计数脉冲 CP=1的持续时间相同。足以保 证各级触发器能正常工作。 CR

6.5采用中规模集成器件设计任意进制计数器 & & 0 & D3D2D1D0 Q3Q2Q1Q0 CTP CO CTT CR LD 74161 当第十个CP↑到来： 1 01 1 G1 G2 G3 0 1 0 当第十个CP↓到来： 0 1 在第十个CP的作用下，Q端 输出的清0信号宽度和计数脉冲 CP=1的持续时间相同。足以保 证各级触发器能正常工作。 基本触发器Q=0，/CR=0,使 Q3Q2Q1Q0=0000。 基本触发器Q=1，/CR=1。 0 0 0 1 0 0 加基本RS触发器，使 /CR 脉冲宽度变宽 CP 1 Q Q 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 CPQ0 Q1 Q2 Q3 G1 CR (一）反馈清零法

(一)反馈清零法 工作波形图： 112233445s66778899 10 03 01 CR(Q)

工作波形图： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 (一）反馈清零法

6.5采用中规模集成器件设计任意进制计数器 1.M<N,N为单片计数器的最大计数值 (二)同步预置法： 利用置数端，以置入某一固定二进制数值的方法，从而使N 进制计数器跳跃(N-M)个状态，实现模值为M的计数器。 设计方法： ·确定有效状态（连续的M个状态） ·{ 确定置入数据（由第1个状态确定） ·产生同步置入端信号（由最后1个状态确定) ·画逻辑图 3)面安邹重誉院

(二)同步预置法： 利用置数端，以置入某一固定二进制数值的方法，从而使N 进制计数器跳跃(N-M)个状态，实现模值为M的计数器。 设计方法： · 确定有效状态（连续的M个状态） · 确定置入数据（由第1个状态确定） · 产生同步置入端信号（由最后1个状态确定） · 画逻辑图 1. M<N,N为单片计数器的最大计数值 6.5采用中规模集成器件设计任意进制计数器