设计任意进制计数器
任意进制计数器的设计
任意进制计数器的设计【摘要】计数器集成芯片一般有4位二进制、8位二进制或十进制计数器，而在实际应用中，往往需要设计一个任意n进制计数器，本文给出它的设计方法和案例。
【关键词】计数器；清零一、利用反馈清零法获得计数器1 集成计数器清零方式异步清零方式：与计数脉冲cp无关，只要异步清零端出现清零信号，计数器立即被清零。
此类计数器有同步十进制加法计数器ct74ls160、同步4位二进制加法计数器ct74ls161、同步十进制加/减计数器ct74ls192、同步4位二进制加/减计数器ct74ls193等。
同步清零方式：与计数脉冲cp有关，同步清零端获得清零信号后，计数器并不立刻被清零，只是为清零创造条件，还需要再输入一个计数脉冲cp，计数器才被清零。
属于此类计数器有同步十进制加法计数器ct74ls162、同步4位二进制加法计数器ct74ls163、同步十进制加/减计数器ct74ls190、同步4位二进制加/减计数器ct74ls191等。
2 反馈清零法对于异步清零方式：应在输入第n个计数脉冲cp后，利用计数器状态sn进行译码产生清零信号加到异步清零端上，立刻使计数器清零，即实现了n计数器。
在计数器的有效循环中不包括状态sn，所以状态sn只在极短的瞬间出现称为过渡状态。
对于同步清零方式：应在输入第n-1个计数脉冲cp后，利用计数器状态sn-1进行译码产生清零信号，在输入第n个计数脉冲cp 时，计数器才被清零，回到初始零状态，从而实现n计数器。
可见同步清零没有过渡状态。
利用计数器的清零功能构成n计数器时，并行数据输入端可接任意数据，其方法如下：①写出n计数器状态的二进制代码。
异步清零方式利用状态sn，同步清零方式利用状态sn-1。
②写出反馈清零函数。
③画逻辑图。
例1 试用ct74ls160的异步清零功能构成六进制计数器。
解：①写出sn的二进制代码。
sn=s6=0110②写出反馈清零函数。
③画逻辑图。
如图1所示。
5-用集成计数器构成任意进制计数器PPT模板
一、集成计数器74LS160~74LS163
74LS160~74LS163是一组可预置的同步计数器，在计数脉冲上升 沿作用下进行加法计数，它们的功能比较见表3-7。它们的逻辑符号 及引脚排列是相同的，如下图所示。
除具有基本计数功能外，它们还具有一些特殊功能。
（一）预置并行数据输入
在实际工作中，有时在开始计数前，需将某一设定数据预先写入到 计数器中，然后在计数脉冲CP的作用下，从该数值开始作加法或减法 计数，这种过程称为预置。4种型号的计数器均有4个预置并行数据输 入端（D0～D3），当预置控制端（LD）为低电平时，在计数脉冲CP上 升沿作用下，将放置在预置并行输入端（D0～D3）的数据置入计数器， 这种预置方式称为同步预置；当 为高电平时，则禁止预置数。
但用反馈复位法获得的任意进制计数器存在两个问题： 一是有一个极短暂的过渡状态SM；二是清零的可靠性较 差。
（二）反馈置位法（置数法）
反馈置位法是通过控制已有计数器的预置输入控制端 来获得任意进制计数器的一种方法，其基本原理为：利用 给计数器重复置入某个数值来跳跃N－M个状态，从而获 得M进制计数器。
（二）清零
当清零端（R）为低电平时，不管时钟脉冲状态如何，即可完成清 零功能，这种清零方式称为异步清零（74LS160、74LS161）；当清零 端（R）为低电平时，在时钟脉冲上升沿作用下才能完成清零功能，这 种清零方式称为同步清零（74LS162、74LS163）。
（三）计数控制
当计数控制端ET和EP均为高电平时，在CP上升沿作用下 Q0～Q3同时变化，完成计数功能，从而消除了异步计数器中出 现的过渡状态（所谓过渡状态是指在同一CP作用下，异步计数 器的低位输出端已翻转，而高位输出端还没翻转瞬间所产生的一 种状态）；当ET或EP有一个为低电平时，则禁止计数。
总结任意进制计数器的实现方法
总结任意进制计数器的实现方法在计算机科学中，计数器是一种用于记录和控制某种计数操作的设备或算法。
通常情况下，我们使用的是十进制计数器，即以10为基数的计数器。
然而，在某些应用中，需要使用其他进制的计数器，例如二进制、八进制或十六进制。
实现任意进制计数器的方法如下：1. 定义计数器的进制：首先，我们需要确定计数器的进制，例如二进制、八进制或十六进制。
进制的选择取决于具体的需求。
2. 确定计数器的位数：接下来，我们需要确定计数器的位数，即计数器可以表示的最大值。
位数决定了计数器可以表示的范围。
3. 初始化计数器：根据选择的进制和位数，初始化计数器。
对于二进制计数器，可以将所有位都设置为0；对于八进制和十六进制计数器，可以将每一位都设置为最小值。
4. 计数器递增：根据选择的进制，实现计数器的递增操作。
对于二进制计数器，可以通过反转位的方式进行递增；对于八进制和十六进制计数器，可以在每一位上递增，并在达到最大值时进位到高位。
5. 计数器输出：根据具体需求，将计数器的当前值以所选进制表示出来。
对于二进制计数器，可以直接输出每一位的值；对于八进制和十六进制计数器，可以将每一位的值转换为对应的字符表示。
拓展部分：1. 递减操作：除了递增操作，我们也可以实现计数器的递减操作。
递减操作的实现与递增操作类似，只是在达到最小值时需要进行借位操作。
2. 范围检查：在实现任意进制计数器时，需要进行范围检查，确保计数器的值在合法范围内。
如果计数器的值超过了最大值，可以选择将其重置为最小值或抛出异常。
3. 多进制切换：在某些情况下，我们需要在不同的进制之间切换计数器的表示。
可以实现一个函数或方法，用于将计数器的值在不同进制之间进行转换。
4. 高位补零：为了使计数器的输出结果具有固定的位数，可以在输出时进行高位补零。
补零操作可以保证计数器的输出结果具有统一的格式。
总的来说，实现任意进制计数器需要确定进制、位数，初始化计数器，实现递增、递减操作，并进行范围检查和输出。
任意进制计数器
，M 补 = M - N。 3.级联法 当计数器 M>N 时可采用级联法构成任意进制计数器。级联可分为串行进位和并行进位两种。
四 实验内容(表格)： 1.计数器 74LSl61 功能测试（计数、清零、置数、使能及进位） 根据预习中设计好的测试电路连接，按表 1 要求验证。CP 脉冲选用手动单次脉冲式 1Hz 正方波， 输出接电平显示或用数码管显示。
三 实验原理(电路)： 1.反馈清零法 在计数过程中，若将某中间状态 N1 反馈到清零输入端，计数器将立即回到 0000 状态，开始重新 计数。 若为异步清零功能计数器， 则实现的进制为 N = N1； 若为同步清零功能， 则实现的进制为 N = N1-1。 2.反馈置数法 反馈置数法有两种形式：利用预置数端 LD 或进位位输出端 CO 实现。 （1）利用预置数端 LD 构成：当计数器计到（N-1）时，通过反馈逻辑使 LD =0，则当第 N 个 CP 到来时，计数器输出端为 Q0Q1Q2Q3 = D0D1D2D3。 （2）利用进位位输出端 CO 构成：当反馈逻辑通过进位位输出端 CO 实现时，即 D3D2D1D0 预置为 M
成绩评定：
指导教师签字： 年
月
日
注：1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。
n+1
功能 QD L d
n+1
QC L c
n+1
RCO L ＃ 异步清零 同步预置 保持 保持 同步计数
QC
n n
QD QD
n n
＃ L ＃
QC QB 加 1 计数
2.试用 74LS161 及基本逻辑门电路实现十进制计数器要求： (1)利用异步清零端 CR 实现。 (2)利用同步置数端 LD 实现，反馈逻辑由输出端 Q3Q2Q1Q0 构成，从 0000 开始计数。 (3)利用同步置数端 LD 实现，反馈逻辑由输出端 Q3Q2Q1Q0 构成，从 0101 开始计数。 (4)利用同步置数端 LD 实现，反馈逻辑由进位输出端 CO 构成。 3.利用 74LS161 及基本逻辑门构成六十进制计数器，要求： (1)计数前清零。 (2)用串行进位和并行进位两种方式设计。 五 实验思考题： (1)总结集成计数器 74LSl61 的使用体会。 (2)总结利用集成计数器实现 N 进制计数器的使用体会。
任意进制计数器的构建
② 其反魄 日 零函数为 ＝Ｑ１ ＇ ＱＯ ＇ Ｑ１ ③ 画图ｉ 圭 璺 ‰ 如图｝１ 所示
①ｃ Ｔ ７ ４ Ｌ Ｓ １ ６ ｏ 带有异步清写端，因此 位片（ ２ ） 接成＝ 进％ ｝ 数， 低位片（ １ 艟成九 进 汁女 ② 写出 ￥ ２ Ｓ ９ 所对应的二进朱 【 码： Ｓ ２ Ｓ ９ ￣ ０ ０ １ ０ １ ０ ０ １ ， 即 当 蚩 髂ｉ 十 至 ０ ０ ０ １ ０ １ ０ ０ １ ｊ 好 冬 时产 生 馈渭写信号。 ③ 写出反豌静 函数。＝ Ｑ１ Ｑ３ Ｑ０ ④ 画图连线 用并行连接方式将地 片 （ １ ） （ ２ ｂ 鸯 成—个一 百进 十 数器。 并通过—个与非门相当于分别将片（ １ ） 片（ ２ 片 接成九揣 匕进制， 目 将反馈漓写 唁 号ｇ Ｉ ＾ 数输 ＾ 端。 如图
时， 只需要通过改 变外部控制电路 即可得到。除 了可用常规 的 串行进位连接 和并行进位连接 ， 本文提
出了整体置零 法、 整体置数法 ， 可将集成二 、 十进制计数器变为所需的任意进 制大容量计数 器。 关键词 ： 计数 器； 整体置零法 ； 整体置数法 ； 串行进位 连接方式； 并行进位 连接 方式
例 利用 ｃ Ｔ ７ ４ Ｌ Ｓ １ ６ １ 置数功能完成五十七进制计数 器的 构眈
图２ ＿ ３ 整体置写法构成的二 十九进静 数器 方法二： 采用整体置数法具体 步骤 ① 状态 姻导 莉 嗷 ｆ 透吓所列应的十进带 Ｉ ｌ ！ 故 是 Ｍ１ ） 。 ② 若选用集成计数器的异步置数功能做反 馈端． 令 Ｙ Ｉ Ｙ ２ －Ｍ＋ ＝ Ｍ１ 相当于高度片 接成Ｙ１ 进制． Ｔ 氐 位片接成Ｙ２ 进制； 若选用同步置数功能做反馈端。 则令 Ｙ Ｉ Ｙ ２ ＝ Ｍ＋Ｍ１ — １ ． 相当 于高位片接成 Ｙ １ 进制。 低位片接成Ｙ ２ 进制。要获得 Ｙｎ ＂ ……・ ＇ Ｙ２ Ｙ１ 方 亦如此。 ③ 写出Ｍ 进带 圾 Ｙ ｌ Ｉ Ｙ ２
课程设计任意进制计数器
课程设计任意进制计数器一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握任意进制计数器的工作原理和应用方法。
通过本课程的学习，学生应达到以下目标：1.了解不同进制数系统的定义和转换方法。
2.掌握任意进制计数器的基本结构和原理。
3.熟悉常见进制计数器的使用方法和操作技巧。
4.能够进行不同进制数之间的转换。
5.能够设计和制作简单的任意进制计数器。
6.能够运用任意进制计数器解决实际问题。
情感态度价值观目标：1.培养学生的逻辑思维和问题解决能力。
2.培养学生对数学和科学的兴趣和好奇心。
3.培养学生的团队合作和创新精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.进制数系统的介绍和转换方法。
2.任意进制计数器的基本原理和结构。
3.常见进制计数器的使用方法和操作技巧。
4.任意进制计数器在实际问题中的应用案例。
5.第一节课：进制数系统的介绍和转换方法。
6.第二节课：任意进制计数器的基本原理和结构。
7.第三节课：常见进制计数器的使用方法和操作技巧。
8.第四节课：任意进制计数器在实际问题中的应用案例。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法：1.讲授法：教师通过讲解和示例来传授知识，引导学生理解和掌握进制数系统和任意进制计数器的基本概念。
2.讨论法：学生分组进行讨论和实验，共同探索和解决问题，培养学生的团队合作和问题解决能力。
3.实验法：学生动手制作和操作任意进制计数器，通过实践来加深对进制计数器原理和使用的理解。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：提供相关的教材和参考书籍，供学生预习和复习。
2.多媒体资料：通过PPT、视频等多媒体资料，帮助学生形象地理解进制数系统和任意进制计数器的工作原理。
3.实验设备：准备一些简单的进制计数器设备，供学生在实验环节进行实际操作和探索。
以上是根据课程目标、教学内容、教学方法和教学资源设计的示范课程。
希望这个设计能够为您的教学提供一些参考和启发。
总结任意进制计数器的设计方法
总结任意进制计数器的设计方法一、引言计数器是数字电路中常见的组合逻辑电路，其作用是在一定范围内对输入的信号进行计数。
而进制计数器则是在特定进制下进行计数的计数器，如二进制计数器、十进制计数器等。
本文将总结任意进制计数器的设计方法。
二、基本概念1. 进位：当某一位达到最大值时，需要向高位进位。
2. 借位：当某一位减法结果为负时，需要向高位借位。
3. 余数：在除法中，被除数除以除数所得到的余数即为该数字的个位数字。
4. 商：在除法中，被除数除以除数所得到的商即为该数字的十位以及更高位数字。
三、二进制计数器设计方法1. 同步二进制计数器同步二进制计数器又称为并行加法器或者锁存式加法器。
其实现原理是将多个全加器连接起来，并且每一个全加器都接收同样的时钟信号。
当时钟信号发生变化时，所有全加器同时进行运算。
2. 异步二进制计数器异步二进制计算机又称为Ripple Counters或者Clock-Triggered Flip-Flops。
其实现原理是通过多个D触发器连接起来，每个D触发器都接收上一个触发器的输出信号。
当时钟信号发生变化时，第一个D触发器会先被触发，然后它的输出信号会传递到下一个D触发器中。
四、十进制计数器设计方法1. 二进制编码计数器二进制编码计数器是一种使用二进制代码表示数字的计数器。
其实现原理是通过将BCD码转换成二进制来实现计数。
2. BCD码计数器BCD码计数器是一种使用BCD码表示数字的计数器。
其实现原理是通过多个BCD加法器连接起来，每个加法器都接收同样的时钟信号。
当时钟信号发生变化时，所有加法器同时进行运算。
五、任意进制计数器设计方法1. 基于同步电路设计方法任意进制计算机可以通过同步电路来实现。
其实现原理是将多个全加器连接起来，并且每一个全加器都接收同样的时钟信号。
当时钟信号发生变化时，所有全加器同时进行运算。
2. 基于异步电路设计方法任意进制计算机也可以通过异步电路来实现。
其实现原理是通过多个D触发器连接起来，每个D触发器都接收上一个触发器的输出信号。
采用中规模集成计数器进行任意进制计数器设计的解决方案
采用中规模集成计数器进行任意进制计数器设计的解决方案1 绪论计数器是数字逻辑系统中的基本部件，它是数字系统中用得最多的时序逻辑电路，其主要功能就是用计数器的不同状态来记忆输入脉冲的个数。
除此以外还具有定时、分频、运算等逻辑功能。
计数器不仅能用于对时钟脉冲的计数，还可使用于定时、分频、产生节拍脉冲以及进行数字运算等。
只要是稍微复杂一些的数字系统，几乎没有不包含计数器的。
通常把满足N=2n的计数器称为二进制规则计数器，有些数字定时、分频系统中，常需要N≠2n 的任意进制计数器。
当我们在设计任意进制计数器（即计数模不是2及10）时，一般采用现有的中规模集成电路（Medium Scale Integration, MSI）芯片，通过适当的反馈连接加以实现。
而市场上现成的中规模集成电路芯片常见的只有十进制计数器和十六进制计数器，而在实际应用中，如数字钟电路中，却需要二十四进制和六十进制计数器，因此要将现有计数器改造成任意进制计数器。
利用MSI芯片进行适当的连接就可以构成任意进制计数，所使用的方法主要有反馈置零法、反馈预置法和级联法。
采用中规模集成计数器来设计任意进制计数器，使设计和调试工作更趋于简单，并且具有体积小，功耗低，可靠性高等优点。
本文主要阐述了用中规模集成计数器设计任意进制同步加法计数器的设计思想，并对设计方法和步骤作了讨论。
2. MS I中规模计数器概述2.1 MS I中规模计数器芯片种类MS I中规模计数器芯片有非常多的种类。
若按触发时钟的方式分类有：同步计数器、异步计数器；若按进制的"模"分类有：二进制计数器、十进制计数器；若按计数的方式分类：有加法计数器、减法计数器和可逆（加/减）计数器；若按芯片的型号分类就更多了，如：仅74系列的4位二进制计数器芯片就有161、163、191、193、197等，十进制计数器芯片有160、162等。
2.2 MSI中规模计数器工作原理。
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设计任意进制计数器
一、实验目的
掌握中规模集成计数器的使用方法及功能测试方法。
二、实验内容及要求
采用（74LS192）复位法或预置数法设计一个三位十进制计数器。
要求各位同学设计的计数器的计数容量是自己学号的最后三位数字。
三、设计过程
用M进制集成计数器可以构成N（任意）进制的计数器。
通常用反馈清零法和反馈置数法。
当计数器的计数N＞M时，则要用多片M进制计数器构成。
其计数规律为：当低位计数器没有达到计数的最大值时，如74LS192的1001时，其高位芯片应处于保持状态，只有当低位芯片计数达到最大值时，给相邻的高位芯片计数器发一个信号，使其脱离保持状态，进入计数状态。
现以233为例为计数容量进行设计。
由于233为三位数，因此需用三块74LS192。
1、清零法：
CR（R D）＝（Q1Q0）百（Q1Q0）拾（Q1）个
初态：0000
终态：233－1＝232即：0010 0011 0010
状态转换图：（略）
2、置数法：由于74LS192是具有异步清零、置数功能的十进制计数器，因此保留哪233种状态，方法有多种。
下图是其中两种置数法。
犹以最后一种使用器件最少，接线最为简单。
方案一：
方案三：
LD＝（Q1Q0）百（Q1Q0 ）拾（Q2Q0）个（或LD＝CO）
初态：0000（或1000－332＝668）
终态：332－1＝331即：0011 0011 0001（或999）
四、实验用仪器、仪表
数字电路实验箱、万用表、74LS192、74LS00、74LS20、74LS08等
五、实验步骤
①清零法：
1．检查导线及器件好坏（即加上电源后，按74LS192的功能表进行检测）。
2．按上图连接电路。
LD、CP D分别接逻辑开关并置为高电平，百位（74LS192（3））、拾位、个位的Q3、Q2、Q1、Q0分别接发光二极管或数码管，计数脉冲接手动或1Hz 时钟脉冲。
检查无误后接通电源。
3．加入CP进行测试并检查结果是否正确，如有故障设法排除。
4．结果无误后记录数据后拆线并整理实验设备。
百位拾位个位
CP Q3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q0
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0
4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1
5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0
331 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0
334 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
实验证明，实验数据与设计值完全一致。
设计正确。
②置数法：
1.检查导线及器件好坏（即加上电源后，按74LS192的功能表进行检测）。
2.按上图连接电路。
CR、CP D分别接逻辑开关并置为高电平，百位（74LS192（3））、
拾位、个位的Q3、Q2、Q1、Q0分别接发光二极管或数码管，计数脉冲接手动或1Hz 时钟脉冲。
检查无误后接通电源。
3.加入CP测试并检查结果是否正确，如有故障设法排除。
4.结果无误后记录数据后拆线并整理实验设备。
实验证明，实验数据与设计值完全一致。
设计正确。
六、设计和实验过程的收获与体会。
1、设计过程的收获与体会：
①设计前要确定是用清零法还是置数法。
②要将状态表列出。
特别是置数法，要保留哪几种状态方法有多种。
③可用Electronics Workbench进行仿真。
以验证设计正确与否。
2、实验过程的收获与体会：
①CC40192的CR、LD、CP D端不能悬空；
②出现故障时，首先检查电源，然后检查CP，CR、LD、CP D端的电平状态。
如不相符，则可能存在断路现象。
如相同，可能存在设计错误，或者可能器件已损坏。
③实验逻辑电路图最好把集成块的引脚标上，以便接线和检查。