N进制计数器的设计 - 基于74LS160的N进制计数器仿真设计

　　2、N进制计数器的设计

　　基于集成计数器的N进制计数器设计方法一般采用反馈复零法，根据连接复零端的不同又分为异步清零法和同步置数法［21。

　　2．1异步清零法

　　异步清零法原理：主要利用一个与非门，其输入端接在计数器的输出端QDQOQBQA，输出端接在74LS160的复位端CLR／。当计数器从0开始计数，计到N时，N对应的二进制代码使反馈与非门的输入端全部为1，则输出端为0。由于与非门的输出端连到74LS160的复位端CLR／，此时将强迫计数器复位，使计数器重新回到起始状态。

　　在此以74LSl60实现的6进制计数器为例进行仿真设计。

　　1）求清零端控制信号的逻辑表达式

　　74LS160从0000状态开始计数，当输人第6个CP脉冲时．输出Q3Q2Q1Q0=0110，所以复零逻辑表达式为：CLR／=Q：Q=0，复位端CLR／有效。

　　2）应用EWB软件搭建仿真电路图

　　基于74LS160实现的6进制计数器仿真电路如图4所示，其中计数器各管脚连接要求如下：ENP=ENT：L0AD，1，CLK接开关．由清零端逻辑表达式可知与非门输入端接计数器的输出Q1Q2，输出端接到计数器清零端CL。

　　3）对电路进行仿真

　　连接好电路后，打开EWB仿真开关。按动Space键给计数器输入脉冲，可以看到计数器从0000开始计数，当第6个脉冲来后，计数计到0110时，与非门输出为零，此时计数器复位端有效，使得输出为0000，此计数器经过6个计数脉冲后完成一个循环，实现6进制的威廉希尔官方网站 功能。

　　2．2同步置数法

　　同步置数法原理：和异步清零法原理相同，仍然利用一个反馈与非门，不同在与非门的输出端接在74LS160的预置数端LOAD，，并且计数器的数据输入端DBCA=0000。当计数器计到N一1时，反馈与非门的输入端全部为l，则输出端为0，此时预置控制端有效，当再来一个脉冲时，计数器的输出端数据等于预置数。使计数器重新回到起始状态。在此以74LS160实现的7进制计数器为例进行仿真设计。

　　1）求预置数端控制信号的逻辑表达式

　　计数器从0000开始计数，当第6个脉冲到达后，计数器输出Q3Q2Q1Q0=0110。所以复零逻辑表达式为：LOAD~Q2QI=0，预置数端LOAD有效。

　　2）应用EWB软件搭建仿真电路图

　　仿真电路图如图4所示。其中计数器各管脚连接要求如下：ENP=ENT=CLR，-l，CLK接开关，A=B=C=D=0，由预置数端逻辑表达式可知与非门输入端接计数器的输出Q1Q2，输出端接到计数器清零端L0AD。

　　3）对电路进行仿真

　　连接好电路后，打开EWB仿真开关，按动开关，可以看到计数器从0000开始计数，当计到0110时，与非门输出为零，此时计数器预置数端有效，当第7个脉冲来后，使得输出等于预置数0000。此计数器经过7个计数脉冲后完成一个循环，实现7进制的计数功能。

　　2．3异步清零法和同步置数法比较

　　通过以上两种计数器的设计可以看出，两种方法都是通过与非门给相应端子加复零信号。异步清零法是加在计数器复位端CL和同步置数法是加在预置值端L0AD／比较。只是归零逻辑表达式不同，假设设计N进制计数器，采用异步清零法时归零逻辑表达式为N对应的二进制代码为1的输出项的与非表达式．而采用同步预置数法时归零逻辑表达式为（N一1）对应的二进制代码为1的输出项的与非表达式。

　　3、结束语

　　本文主要以74LS160为例，介绍了采用异步清零法和同步置数法实现的N进制计数器的设计方法及仿真步骤。应用EWB软件对设计的计数器进行仿真，结果表明达到设计要求。