任意进制计数器 || 反馈复位法 反馈置数法 || 超级重点 || 数电

前面介绍了4位二进制计数器和十进制计数器，但它们的计数长度、计数方式是固定的。

例如：

• 十进制计数器74160，其计数的模为10，计数方式为加1计数，从0000开始，每个时钟脉冲加1，直到1001，即十进制数9，然后再回到0000。
• 4位二进制计数器74161或者74163，其计数的模为16，计数方式为加1计数，从状态0000开始，每个时钟脉冲加1，直到1111，即十进制数15，然后再回到0000。

但在数字电路应用中，需要用到计数长度任意，计数方式非顺序递增或递减的计数器，我们把这种计数器叫做任意进制计数器。

本文将介绍如何利用已有的集成计数器，通过外电路的不同连接，设计任意进制计数器。

任意进制计数器的设计方法有两类：

• 反馈复位法(清零法)
• 反馈置数法

1反馈复位法

1.1异步清零 反馈复位 74160

以例子来介绍，

用带有异步清零端的十进制计数器74160构成模6加法计数器，设计思路是：

假设计数器74160从初始状态Q3Q2Q1Q0=0000开始计数，

接收到第1个时钟脉冲后状态变为0001，

接收到第2个时钟脉冲后状态变为0010，

接收到第3个时钟脉冲后状态变为0011，

接收到第4个时钟脉冲后状态变为0100，

接收到第5个时钟脉冲后状态变为0101，

接收到第6个时钟脉冲后状态变为0110，如果此时利用状态0110，通过组合电路产生异步清零信号，并反馈到74160的清零端，于是计数器尽在状态0110短暂停留后就立刻复位到0000状态，这样，就跳跃了计数器74160的4个状态，而获得了6进制计数器。

根据前面的设计思路，我们只需要附加1个与非门，与非门的输入为计数器状态Q2和Q1，与非门的输出连到计数器的异步清零端，如下图(a)所示。但是清零时Q3Q2Q1Q0不一定会同时变为0000，可能会产生中间状态，使得清零不可靠，所以可以使用一个RS锁存器来改进清零电路。如下下图所示。

1.2 同步清零 反馈复位 74163

这里的反馈状态是0101(5)而不是之前的0110(6)。注意体会同步清零和异步清零的区别。

对于上图，设计数器的初始状态为Q3Q2Q1Q0=0000，

第1个时钟脉冲到来后，状态变为0001，(CLR非)为高电平，

第2个时钟脉冲到来后，状态变为0010，(CLR非)为高电平，

第3个时钟脉冲到来后，状态变为0011，(CLR非)为高电平，

第4个时钟脉冲到来后，状态变为0100，(CLR非)为高电平，

第5个时钟脉冲到来后，状态变为0101，导致(CLR非)变为低电平，但清零并不马上发生，

因为74163是同步清零，要等到第6个时钟脉冲到来后，清零才生效，使计数器状态变为0000，然后(CLR非)回到高电平。

我们可以发现这种采用同步清零的反馈法，不会出现短暂的过渡状态。

2反馈置数法

反馈置数法是利用计数器的同步置数控制端的数据输入端，把计数器状态置到某个数值来实现任意进制计数器。

置入的数值可以是0000到1111之间的任意数值。

当置入0000时，和复位或者清零的作用是相同的，因此这种方法比第一种反馈复位法灵活性要大。

如下图，现在我们还是用一个例子来介绍这种方法。

用带有同步置数控制端的74163构建8421BCD码计数器。

设计思路是：

假定计数器初始状态为Q3Q2Q1Q0=0000，

一开始让计数器正常计数，计到1001后，通过置数使计数器在下一个状态进入0000，跳过1010~1111这个状态。

如下图，再看一个例子，很好理解了吧。

再看一个。

下面解答使用的方法是两次置数。

3采用多片集成计数器设计任意进制计数器

步骤：

1. 根据待设计任意进制计数器的模，确定集成计数器所需要的数量，并进行级联。
2. 用前面学习的反馈复位法或者反馈置数法完成任意进制计数器设计。

下面看一个例子，试用74163构成模24同步计数器。

下面再看一个例子，使用74160构成模24同步计数器。

丢题目，

视频：MOOC-数字逻辑电路-第9单元 时序逻辑功能-任意进制计数器