實訓任務6任意進制計數(shù)器設計

1、主主 編：徐超明編：徐超明 李李 珍珍副主編：姚華青副主編：姚華青 王平康王平康章青松章青松2022-3-2816.3 任意進制計數(shù)器設計 6.3.1 集成二進制計數(shù)器 6.3.2 集成二-十進制計數(shù)器 實訓6-7：集成計數(shù)器的功能測試 6.3.3 任意進制（N進制）計數(shù)器的設計 實訓6-8：任意進制計數(shù)器的設計 實訓6-9：任意進制計數(shù)器的仿真測試2022-3-282二進制加法計數(shù)器二進制加法計數(shù)器74LS161（直接清零）、（直接清零）、16進制（進制（4位二進制）可逆計數(shù)器位二進制）可逆計數(shù)器74LS191、可預置二進制可逆計數(shù)器可預置二進制可逆計數(shù)器74LS169、雙四位二進制同步加法

2、計數(shù)器雙四位二進制同步加法計數(shù)器CC4520等。等。2022-3-283雙四位二進制同步加法計數(shù)器雙四位二進制同步加法計數(shù)器CC4520正常計數(shù)時正常計數(shù)時R接接“0”。CP、 EN為計數(shù)脈沖輸入端，為計數(shù)脈沖輸入端，CP（EN=1）上升沿加計數(shù)，）上升沿加計數(shù)，EN（CP=0）下降沿加計數(shù)。）下降沿加計數(shù)。其它輸入的情況下，計數(shù)器不計數(shù)，保持原狀態(tài)不變。其它輸入的情況下，計數(shù)器不計數(shù)，保持原狀態(tài)不變。 R為清零端，高電平有效，為清零端，高電平有效，即即R1時時Q1Q40。2022-3-284可預置二進制可逆計數(shù)器可預置二進制可逆計數(shù)器74LS169 為控制輸入端，低電平有效。為控制輸入端，低

3、電平有效。 EP、 ET 為加為加/減計數(shù)控制端，減計數(shù)控制端， =1時計數(shù)器進行加法計數(shù)；時計數(shù)器進行加法計數(shù)；=0時計數(shù)器進行減法計數(shù)。時計數(shù)器進行減法計數(shù)。 DU /DU /DU /是同步置數(shù)控制端，低電平有效，是同步置數(shù)控制端，低電平有效， LD 0時送入時送入CP后計數(shù)器后計數(shù)器QDQCQBQADDDCDBDA， 再送再送CP脈沖，計數(shù)器從脈沖，計數(shù)器從DDDCDBDA開始計數(shù)。開始計數(shù)。 LDC/B為動態(tài)進位輸出端為動態(tài)進位輸出端 2022-3-285同步十進制加法計數(shù)器同步十進制加法計數(shù)器74LS160（同步置數(shù)直接清零）（同步置數(shù)直接清零）同步十進制加法計數(shù)器同步十進制加法計數(shù)

4、器74LS162（同步清零）、（同步清零）、可預置十進制可逆計數(shù)器可預置十進制可逆計數(shù)器74LS168、二五十進制異步計數(shù)器二五十進制異步計數(shù)器74LS290、可預置十進制可逆計數(shù)器可預置十進制可逆計數(shù)器CC40192(雙時鐘雙時鐘)、雙雙BCD同步加法計數(shù)器同步加法計數(shù)器CC4518等等。等等。 2022-3-286同步十進制加法計數(shù)器同步十進制加法計數(shù)器74LS160 EP、ET計數(shù)控制端，高電平有效，即計數(shù)控制端，高電平有效，即EPET1時計數(shù)器正常時計數(shù)器正常計數(shù)，否則不計數(shù)；計數(shù)，否則不計數(shù)；CP計數(shù)脈沖輸入端，上升沿計數(shù)；計數(shù)脈沖輸入端，上升沿計數(shù)； 清零端，低電平有效，直接清零（

5、即清零不受清零端，低電平有效，直接清零（即清零不受CP的控制）的控制） DR置數(shù)控制端，低電平有效，即置數(shù)控制端，低電平有效，即 0時時QDQCQBQA=DCBA，使計數(shù)器可以從任何數(shù)值開始計數(shù)。使計數(shù)器可以從任何數(shù)值開始計數(shù)。Co為計數(shù)器的輸出端，向為計數(shù)器的輸出端，向高位計數(shù)器輸出進位脈沖。高位計數(shù)器輸出進位脈沖。 LDLD2022-3-287二五十進制異步計數(shù)器二五十進制異步計數(shù)器74LS290 R9(1)、R9(2)“置置9”輸入端，高電平有效。當輸入端，高電平有效。當R9(1)R9(2)1時，計數(shù)器時，計數(shù)器QDQCQBQA1001，即直接實現(xiàn)置，即直接實現(xiàn)置9功能；功能； R0(1

6、)、R0(2)“置置0”輸入端，高電平有效。當輸入端，高電平有效。當R0(1)R0(2)1，且，且R9(1)、R9(2)有一個為低電平時，計數(shù)器有一個為低電平時，計數(shù)器QDQCQBQA0000，即實現(xiàn)清零功能；，即實現(xiàn)清零功能； 正常計數(shù)器時正常計數(shù)器時R9(1)、R9(2)和和R0(1)、R0(2)二組均至少有一二組均至少有一端接低電平。端接低電平。 2022-3-288二進制計數(shù)器二進制計數(shù)器 五進制計數(shù)器五進制計數(shù)器 8421碼十進制計數(shù)器碼十進制計數(shù)器 下降沿觸發(fā)下降沿觸發(fā) 00000001001000110100010101000001010011100000011001111000

7、100100002022-3-2891）二）二-五五-十進制異步計數(shù)器十進制異步計數(shù)器74LS290功能測試功能測試 （1）置置“9”功能測試功能測試 14管腳接管腳接5V電源，電源，7管腳接地。管腳接地。將將R9(1)和和R9(2)接實驗箱的邏輯電平接實驗箱的邏輯電平開關，并置開關，并置“1”，其他端任意（可暫，其他端任意（可暫時懸空），觀察數(shù)碼管是否顯示數(shù)字時懸空），觀察數(shù)碼管是否顯示數(shù)字“9”。（2）清清“0” 功能測試功能測試令令R9(1)R9(2)=0，將，將R0 (1)和和R0(2)置為置為“1”，觀察數(shù)碼管是否顯示數(shù)，觀察數(shù)碼管是否顯示數(shù)字字“0”。2022-3-2810（4）五

8、分頻（五進制計數(shù)）五分頻（五進制計數(shù)）令令R0(1)R0(2)= R9(1)R9(2)=0，將，將電路的電路的CPB端接端接CP單脈沖，從單脈沖，從QD QC QB輸出，將輸出，將QD、QC、QB接發(fā)光二極管，接發(fā)光二極管，按動按動單脈沖按鈕單脈沖按鈕，觀察計數(shù)過程。，觀察計數(shù)過程。 （3）二分頻（二進制計數(shù)）二分頻（二進制計數(shù)）R0(1)R0(2)= R9(1)R9(2)=0，將電路，將電路的的CPA接接CP單脈沖，從單脈沖，從QA輸出，將輸出，將QA接發(fā)光二極管，按動單脈沖按鈕，觀察接發(fā)光二極管，按動單脈沖按鈕，觀察計數(shù)過程。計數(shù)過程。1）二）二-五五-十進制異步計數(shù)器十進制異步計數(shù)器74

9、LS290功能測試功能測試 2022-3-2811（5）十進制計數(shù)器）十進制計數(shù)器令令R0(1)R0(2)= R9(1)R9(2)=0，將，將QA與與CPB相連，將電路的相連，將電路的CPA端接端接CP單脈單脈沖，從沖，從QD 、QC、QB、QA輸出，將輸出，將QD、QC、QB、QA接發(fā)光二極管，接發(fā)光二極管，按動單脈按動單脈沖按鈕，沖按鈕，觀察計數(shù)過程。觀察計數(shù)過程。1）二）二-五五-十進制異步計數(shù)器十進制異步計數(shù)器74LS290功能測試功能測試 2022-3-281274LS290的功能表的功能表 1）二）二-五五-十進制異步計數(shù)器十進制異步計數(shù)器74LS290功能測試功能測試 2022-

10、3-2813（1）74LS160計數(shù)功能計數(shù)功能16管腳接管腳接5V電源，電源，8管腳接地。清零管腳接地。清零端端 先接地清零，然后接高電平，計先接地清零，然后接高電平，計數(shù)控制端數(shù)控制端EP、ET接接5V，置數(shù)控制端，置數(shù)控制端 接高電平（或懸空），將接高電平（或懸空），將QD、QC、QB、QA接發(fā)光二極管，接發(fā)光二極管，CP接接CP單脈沖，單脈沖，觀察計數(shù)過程。觀察計數(shù)過程。 DRLD2）同步十進制加法計數(shù)器）同步十進制加法計數(shù)器74LS160功能測試功能測試2022-3-2814（2）置數(shù)控制端）置數(shù)控制端 功能功能將將 懸空，其他端鈕不變，置數(shù)控懸空，其他端鈕不變，置數(shù)控制端制端 經(jīng)非

11、門后接經(jīng)非門后接Co端，即端，即 QDQCQBQA=1001時，時， Co 0，下一，下一個單脈沖時，個單脈沖時，QDQCQBQA=0011。由。由CLK送送CP單脈沖，觀察計數(shù)過程。并單脈沖，觀察計數(shù)過程。并判斷為幾進制計數(shù)器。判斷為幾進制計數(shù)器。 CLRLDLD2）同步十進制加法計數(shù)器）同步十進制加法計數(shù)器74LS160功能測試功能測試2022-3-28152）同步十進制加法計數(shù)器）同步十進制加法計數(shù)器74LS160功能測試功能測試2022-3-2816 在日常生活中，除了二進制、十進制計數(shù)規(guī)律以外在日常生活中，除了二進制、十進制計數(shù)規(guī)律以外，還有，還有12進制、進制、24進制、進制、60

12、進制等等計數(shù)規(guī)律。廣義講進制等等計數(shù)規(guī)律。廣義講除了二進制、十進制以外的計數(shù)器統(tǒng)稱為除了二進制、十進制以外的計數(shù)器統(tǒng)稱為任意進制任意進制計數(shù)計數(shù)器。器。 從集成電路產(chǎn)品的成本考慮，沒有現(xiàn)成的任意進制從集成電路產(chǎn)品的成本考慮，沒有現(xiàn)成的任意進制計數(shù)器產(chǎn)品。要實現(xiàn)任意進制計數(shù)器，可以用現(xiàn)有的集計數(shù)器產(chǎn)品。要實現(xiàn)任意進制計數(shù)器，可以用現(xiàn)有的集成計數(shù)器加以改造而得到。成計數(shù)器加以改造而得到。 構成構成N進制計數(shù)器的方法很多，這里僅介紹常用的進制計數(shù)器的方法很多，這里僅介紹常用的反饋法反饋法和和級聯(lián)法級聯(lián)法。2022-3-28171. 反饋法反饋法（1）反饋到）反饋到“置置0”端端實現(xiàn)任意進制計數(shù)。實現(xiàn)

13、任意進制計數(shù)。 對于具有對于具有“置置0”端的集成計數(shù)器，利用端的集成計數(shù)器，利用“置置0”端，端，讓計數(shù)器跳過不需要（無效）的狀態(tài)，實現(xiàn)任意進制計讓計數(shù)器跳過不需要（無效）的狀態(tài)，實現(xiàn)任意進制計數(shù)。數(shù)。 74LS160是十進制計數(shù)器，直接清零。要接成六進制，需要讓是十進制計數(shù)器，直接清零。要接成六進制，需要讓計數(shù)器計數(shù)器跳過跳過01101001這這4個無效狀態(tài)，因此需要讓計數(shù)器一旦出個無效狀態(tài)，因此需要讓計數(shù)器一旦出現(xiàn)現(xiàn)0110時，產(chǎn)生一個清零信號時，產(chǎn)生一個清零信號“0”，并送到，并送到 端，使計數(shù)器自端，使計數(shù)器自動清零，跳過動清零，跳過4個無效狀態(tài)。個無效狀態(tài)。DR由于由于74LS16

14、0是異步清零，所以是異步清零，所以0110不會穩(wěn)定存在，從而實現(xiàn)不會穩(wěn)定存在，從而實現(xiàn)6進制計數(shù)。進制計數(shù)。2022-3-28181. 反饋法反饋法（1）反饋到）反饋到“置置0”端端實現(xiàn)任意進制計數(shù)。實現(xiàn)任意進制計數(shù)。 對于具有對于具有“置置0”端的集成計數(shù)器，利用端的集成計數(shù)器，利用“置置0”端，端，讓計數(shù)器跳過不需要（無效）的狀態(tài)，實現(xiàn)任意進制計讓計數(shù)器跳過不需要（無效）的狀態(tài)，實現(xiàn)任意進制計數(shù)。數(shù)。 連接規(guī)律：將計數(shù)到連接規(guī)律：將計數(shù)到N時，時，恰為恰為“1”的輸出端的輸出端接到接到“與非與非”門門的輸入端，的輸入端，“與非與非”門的輸出端接到清零端，可以實現(xiàn)任意（小于門的輸出端接到清零

15、端，可以實現(xiàn)任意（小于集成塊計數(shù)）長度的計數(shù)器。集成塊計數(shù)）長度的計數(shù)器。由于由于74LS160是異步清零，所以是異步清零，所以0110不會穩(wěn)定存在，從而實現(xiàn)不會穩(wěn)定存在，從而實現(xiàn)6進制計數(shù)。進制計數(shù)。2022-3-28191. 反饋法反饋法（2）反饋到）反饋到“置數(shù)置數(shù)”端端實現(xiàn)任意進制計數(shù)實現(xiàn)任意進制計數(shù) 。 對于具有對于具有“置數(shù)置數(shù)”功能計數(shù)器，可以利用功能計數(shù)器，可以利用“置數(shù)置數(shù)”端，合理置入數(shù)據(jù)，跳過無效狀態(tài)，實現(xiàn)任意進制端，合理置入數(shù)據(jù)，跳過無效狀態(tài)，實現(xiàn)任意進制計數(shù)。計數(shù)。 當置數(shù)值當置數(shù)值DCBA為為0000時，譯碼輸入應該為時，譯碼輸入應該為6的前一個狀態(tài)，即的前一個狀態(tài)

16、，即QDQCQBQA=0101時產(chǎn)生置數(shù)脈沖時產(chǎn)生置數(shù)脈沖 0，下一個，下一個CP脈沖到來時，置入脈沖到來時，置入0000狀態(tài)，跳過狀態(tài)，跳過4個無效狀態(tài)，實現(xiàn)個無效狀態(tài)，實現(xiàn)6進制計數(shù)。進制計數(shù)。 74LS160為同步置數(shù)，為同步置數(shù)，即即 0送送CP脈沖后，脈沖后，計數(shù)器才有計數(shù)器才有QDQCQBQA=DCBA。LDLD2022-3-2820 1開始計數(shù)的六進制計數(shù)器開始計數(shù)的六進制計數(shù)器若置數(shù)值若置數(shù)值DCBA不為不為0000時，如圖時，如圖所示的連接也能實現(xiàn)所示的連接也能實現(xiàn)6進制計數(shù)。進制計數(shù)。1. 反饋法反饋法（2）反饋到）反饋到“置數(shù)置數(shù)”端端實現(xiàn)任意進制計數(shù)實現(xiàn)任意進制計數(shù) 。

17、2022-3-2821利用利用74LS290，通過反饋法實現(xiàn)不同進制的計數(shù)器。，通過反饋法實現(xiàn)不同進制的計數(shù)器。 六進制計數(shù)器六進制計數(shù)器 QC、QB反饋到置反饋到置0輸入端輸入端R0(1)、R0(2)，當計數(shù)器出現(xiàn)，當計數(shù)器出現(xiàn)0110狀狀態(tài)時，態(tài)時， R0(1)、R0(2)為高電平，計數(shù)器迅速復位到為高電平，計數(shù)器迅速復位到0000狀態(tài)，與此狀態(tài)，與此同時，同時，R0(1)、R0(2)又變?yōu)榈碗娖?，使其重新從又變?yōu)榈碗娖剑蛊渲匦聫?000狀態(tài)開始計數(shù)。狀態(tài)開始計數(shù)。 0110狀態(tài)存在世界極短（通常只有狀態(tài)存在世界極短（通常只有10ns左右），可認為實際出左右），可認為實際出現(xiàn)的記數(shù)狀態(tài)只

18、有現(xiàn)的記數(shù)狀態(tài)只有0000到到0101六種，故為六進制計數(shù)器。六種，故為六進制計數(shù)器。先接成先接成8421碼十碼十進制計數(shù)進制計數(shù)器；器；00000001001000110100010101101. 反饋法反饋法（2）反饋到）反饋到“置數(shù)置數(shù)”端端實現(xiàn)任意進制計數(shù)實現(xiàn)任意進制計數(shù) 。2022-3-2822七進制計數(shù)器七進制計數(shù)器1. 反饋法反饋法（2）反饋到）反饋到“置數(shù)置數(shù)”端端實現(xiàn)任意進制計數(shù)實現(xiàn)任意進制計數(shù) 。2022-3-28232. 級聯(lián)法級聯(lián)法 計數(shù)長度比較長（如計數(shù)長度比較長（如60進制），可以將多級計數(shù)器合理連接起進制），可以將多級計數(shù)器合理連接起來實現(xiàn)計數(shù)長度大于單片計數(shù)器計

19、數(shù)長度的任意進制計數(shù)器。來實現(xiàn)計數(shù)長度大于單片計數(shù)器計數(shù)長度的任意進制計數(shù)器。用兩片用兩片74LS160和附加的門電路和附加的門電路 0000-0101- (0110)六十進制六十進制同步 將第一片將第一片74LS160作為個位（十進制計數(shù)），將第二片作為個位（十進制計數(shù)），將第二片74LS160接接成成6進制計數(shù)器作為十位，個位的進位輸出接到十位的進制計數(shù)器作為十位，個位的進位輸出接到十位的EP、ET端。計端。計數(shù)脈沖從個位的數(shù)脈沖從個位的CP端送入，每送入端送入，每送入10個個CP脈沖，個位清零同時向十脈沖，個位清零同時向十位進位進1，EP、ET端為端為1，計一次數(shù)。當計到第，計一次數(shù)。當計到第60個脈沖后，整個計數(shù)個脈沖后，整個計數(shù)器清零，完成一輪循環(huán)計數(shù)。由十位的器清零，完成一輪循環(huán)計數(shù)。由十位的Co向更高位輸出進位信號。向更高位輸出進位信號。 2022-3-28242. 級聯(lián)法級聯(lián)法每片均接成每片均接成8421碼十進制計數(shù)器，級聯(lián)后采取反饋清零法。碼十進制計數(shù)器，級聯(lián)后采取反饋清零法。用兩片用兩片74LS290和附加的門電路和附加的門電路 0010 0100（24）反饋）反饋計數(shù)范圍：計數(shù)范圍：00