計數器原理分析及應用實例

圖5.3.36 圖5.3.34電路的改進

兩個與非門構成了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狀態開始計數，則第六個時鐘脈沖上升沿到達時進入0110狀態，使RS鎖存器置位，端輸出低電平。74LS160在0110狀態作短暫停留后，迅速轉入其它狀態，如0010或0100，譯碼器輸出的負脈沖消失。如果我們把這個窄脈沖直接作為74LS160的異步復位信號，計數器不一定能夠可靠地工作。如果我們把這個窄脈沖作為RS鎖存器的置位信號，把時鐘脈沖作為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鐘脈沖高電平的持續時間相等。

第二個例子要求我們構成一百進制計數器，也就是說，計數器的狀態為0010到9910。因為100等于10乘以10，所以我們可以用兩個74LS160構成一個一百進制計數器，其中一個計數器的狀態表示個位數，另一個計數器的狀態表示十位數，后者在前者的進位信號控制下計數。我們有兩種方案。第一種方案稱為并行進位方式[圖5.3.39]。

圖5.3.39 例5.3.3電路的并行進位方式

這種方案的特點是兩個74LS160的CP端都接到時鐘脈沖上。不過，第一個74LS160始終工作在計數方式，每一個時鐘脈沖都使其狀態發生變化；第一個74LS160只有在第一個74LS160進位輸出為高電平是才工作在計數方式，每十個時鐘脈沖才使其狀態發生變化。若計數器從0010狀態開始計數，則第九個時鐘脈沖到達后，第一個74LS160的狀態變為910且進位輸出變為高電平，使第二個74LS160進入計數方式。因為第二個74LS160進入計數方式的時間比第九個時鐘脈沖到達的時間晚，就是說，第九個時鐘脈沖到達時第二個74LS160尚未進入計數方式，所以，第九個時鐘脈沖并不能使第二個74LS160的狀態發生變化，其狀態仍為010。于是，計數器的狀態為0910。第十個時鐘脈沖到達后，第一個74LS160的狀態變為010且進位輸出變為低電平，使第二個74LS160退出計數方式。因為第二個74LS160退出計數方式的時間比第十個時鐘脈沖到達的時間晚，就是說，第十個時鐘脈沖到達時第二個74LS160尚未退出計數方式，所以，第十個時鐘脈沖使第二個74LS160的狀態發生變化，其狀態變為110。于是，計數器的狀態為1010。第二種方案稱為串行進位方式，這種方案的特點是，兩個74LS160都始終工作在計數方式。不過，第一個74LS160的CP端接到時鐘脈沖上，每一個時鐘脈沖都使其狀態發生變化；第一個74LS160的CP端接到第一個74LS160進位輸出上，每十個時鐘脈沖才使其狀態發生變化。經常有學生問：“為什么在第一個74LS160的進位輸出端和第二個74LS160的時鐘脈沖輸入端之間要加上一個非門呢？”這里面有點兒奧妙。若計數器從0010狀態開始計數，則第九個時鐘脈沖到達后，第一個74LS160的狀態變為910且進位輸出變為高電平。如果沒有這個非門，第一個74LS160的進位輸出端的電平變化將使第二個74LS160的狀態發生變化，其狀態變為110。于是計數器的狀態就從0810變成1910，而不是我們所希望的0910。有了這個非門，情況就不一樣了，因為第一個74LS160的進位輸出端的脈沖上升沿被非門轉換成下降沿，所以第一個74LS160的進位輸出端的電平變化并不能使第二個74LS160的狀態發生變化，其狀態仍為010。于是計數器的狀態就從0810變成我們所希望的0910。第十個時鐘脈沖到達后，第一個74LS160的狀態變為010且進位輸出變為低電平。因為第一個74LS160的進位輸出端的脈沖下降沿被非門轉換成上升沿，所以第一個74LS160的進位輸出端的電平變化使第二個74LS160的狀態發生變化，其狀態變為110。于是計數器的狀態又從0910變成1010。

我們再舉一個用74LS160構成二十九進制計數器的例子。因為29是一個素數，除了1和它本身外，不能表達為兩個整數的乘積，所以我們要把工作分解成兩個步驟。第一步，我們用兩個十進制計數器構成一個一百進制計數器；第二步，我們用這個一百進制計數器構成二十九進制計數器。第一步可以采用并行進位方式或串行進位方式實現；第二步可以用置位法或復位法實現。因為這里要對兩個74LS160同時置位或復位，所以也稱為整體置位法或整體復位法。