6.5.9 试用上升沿触发的D触发器和门电路设计一个同步三进制计数器。 解:这是非二进制同步计数器的设计。三进制计数器需要2个触发器。 (1) 列出状态表和激励表,如表题解6.5.9所示。
(2)画出卡诺图,如图题解6.5.9(a)所示,化简后,得到状态方程组(即激励方程组)
nn?1n?Q?D?Q?111?Q0 ?
nn?1??Q0?D0?Q1(3)画出该计数器的逻辑电路图,如图题解6.5.9(b)所示。
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(4)检查自启动能力。
将电路的无效状态Q1=0、Q0=1代入状态方程组,其次态为Q1=Q0=1,即电路能自动进入有效状态11,因此,所设计的计数器能够自启动。
6.5.11 试分析图题6.5.11所示电路,画出它的状态图,说明它是几进制计数器。 解:图题6.5.11所示电路由74HCT161用“反馈清零法”构成的计数器。设电路
的初始状态为0000,在第10个脉冲作用后,Q3Q2Q1Q0=1010。这时,Q3、Q1信号经与非门使74HCT161的异步清零输入端CR由1变为0,使整个计数器回到0000状态,完成一个计数周期。此后CR恢复为1,计数器又进入正常计数状态。其中,1010仅在极短的时间内出现,电路的基本状态只有0000~1001十个状态,状态图如图题解6.5.11所示。该电路经10个时钟脉冲完成一次循环,因此,模为M=10,是十进制计数器。
6.5.13 试分析图题6.5.13所示电路,画出它的状态图,说明它是几进制计数器。
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解:图题6.5.13所示电路是由74HCT161用“反馈清零法”构成的计数器。设电路初态为0000,在第10个计数脉冲作用后,Q3Q2Q1Q0=1010,使并行置数使能端由1变成0而有效,由于74HCT161是同步预置计数器,因此只有在第11个计数脉冲作用后,数据输入端
D3D2D1D0=0000的状态才被置入计数器,使Q3Q2Q1Q0=0000。电路的状态图与图解6.5.12
相同,它是一个十一进制计数器。
6.5.14 试分析图题6.5.14所示电路,画出它的状态图,说明它是几进制计数器。
解:图题6.5.14所示电路74HCT161用“反馈清零法”构成的计数器。设电路的初态为并行置入的数据D3D2D1D0=0101,在第10个计数脉冲作用后,Q3Q2Q1Q0变成1111,使进位信号TC=1,并行置数使能端由1变成0,因此在第11个计数脉冲作用后,数据输入端
D3D2D1D0=0101的状态被置入计数器,使Q3Q2Q1Q0=0101,为新的计数周期做好准备。电
路的状态图如图题解6.5.14所示,它有11个状态,是一个十一进制计数器。
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6.5.15 试用74HCT161设计一个计数器,其计数状态为自然二进制数1001~1111。
解:由设计要求可知,74HCT161在计数过程中药跳过0000~1000九个状态而保留1001~1111七个状态。因此,可用“反馈置数法”实现:令74HCT161的数据输入端D3D2D1D0=1001,并将进位信号TC经反相器反相后加至并行置数使能端上。所设计的电路如图题解6.5.15所示。
6.5.16 试分析图题6.5.16所示电路,说明它是多少进制的计数器,采用了何种进位方式。
解:在图题6.5.16所示电路中,当低位芯片计满16个状态,其输出Q3Q2Q1Q0变为全1状态后,使进位信号TC也变为1时,右邻高位芯片的计数使能信号才为1,该芯片在下一个
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CP有效沿才能计数一次。因为电路由3片74HCT161级联而成,故为16=4 096进制计数器。74HCT161内部采用的是并行进位方式,而3个芯片间则采用的是串行进位方式。这种并﹣串行结合的进位方式,既兼顾了进
位的快速性,又能使进位电路(芯片外地电路连接)得到简化。实际上,主教材中图6.5.16的接法(CEP的接法不同)具有最高的计数速度,读者可结合74×161的内部电路结构进一步理解。
6.5.18 试分析图题6.5.18所示电路,说明它是多少进制的计数器。
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解:两片74HCT161级联后,最多可能有16=256个不同的状态。而在用“反馈置数法“构成的图题6.5.18所示电路中,数据输入端所加的数据位01010010,它所对应的十进制数是82,说明该电路在置数以后从01010010状态开始计数,跳过了82个状态。因此,该计数器的模M=256-82=174,即为一百七十四进制计数器。 6.5.19
试用74HCT161构成同步二十四进制计数器,要求采用两种不同的方法。
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解:因为M=24,有16<M<256,所以要用两片74HCT161。将两芯片的CP端直接与计数脉冲相连,构成同步电路,并将低位芯片的进位信号连到高位芯片的计数使能端。用“反馈清零法”或“反馈置数法”跳过256-24=232个多余状态。
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反馈清零法:利用74HCT161的“异步清零”功能,在第24个计数脉冲作用后,电路的输出状态为00011000时,将低位芯片的Q3及高位芯片的Q0信号经与非门产生清零信号,输出到两芯片的异步清零端,使计数器从00000000状态开始重新计数。其电路如图题解6.5.19(a)所示。
反馈置数法:利用74HCT161的“同步预置”功能,在两片74HCT161的数据输入端上从高位到低位分别加上11101000(对应的十进制数时232),并将高位芯片的进位信号经反相器接至并行置数使能端。这样,在第23个计数脉冲作用后,电路输出状态为11111111,使进位信号TC=1,将并行置数使能端置零。在第24个计数脉冲作用后,将11101000状态置入计数器,并从此状态开始重新计数。其电路如图题解6.5.19(b)所示。
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