1、第第5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 第第5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 5.1 計數器計數器 5.2 寄存器寄存器 5.3 移位寄存器型計數器移位寄存器型計數器第第5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 5.1.3 MSI計數器模塊及應用計數器模塊及應用 1.74163MSI計數器模塊計數器模塊 74163是中規模集成四位同步二進制加法計數器,計數范圍是015。它具有同步置數、同步清零、保持和二進制加法計數等邏輯功能。圖52

2、9（a）和（b）分別是它的國標符號和慣用模塊符號;表59為功能表;圖530是它的時序圖。第第5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 圖529 74163MSI四位同步二進制加法計數器 （a）國標符號;（b）慣用模塊符號第第5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 表59 74163MSI四位同步二進制加法計數器功能表第第5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 圖530 74163MSI四位同步二進制加法計數器的時序圖第第5章章 常用時序

3、邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 在圖529中,CLK是時鐘脈沖輸入端,上升沿有效; 是低電平有效的同步清零輸入端; 是低電平有效的同步置數輸入端;EP和ET是兩個使能輸入端;D0、D1、D2、D3是并行數據輸入端;Q0、Q1、Q2、Q3是計數器狀態輸出端;CO是進位信號輸出端,當計數到1111狀態時,CO為1。CLRLD第第5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 表59所示的功能表中列出了74163的工作模式： 當 ,CLK上升沿到來時,計數器的四個輸出端被同步清零。 當 ,CLK上升沿到來時,

4、計數器的四個輸出端被同步置數。 當 、EP=0、ET=1,CLK上升沿到來時,計數器的四個輸出端保持不變,CO輸出端也保持不變。CLR=0CLR=1 LD=0、CLR=1 LD=1、 當 、ET=0,CLK上升沿到來時,計數器的四個輸出端保持不變,CO輸出端被置零。 當 、EP=1、ET=1,CLK上升沿到來時,電路按二進制加法計數方式工作。CLR=1 LD=1、CLR=1 LD=1、第第5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 2. 74160MSI計數器模塊計數器模塊 74160是中規模集成8421BCD碼同步十進制加法計數器,計數范圍是

5、09。它具有同步置數、異步清零、保持和十進制加法計數等邏輯功能。74160的國標符號和慣用模塊符號分別如圖531（a）和（b）所示。圖531 74160MSI四位同步十進制加法計數器 （a）國標符號;（b）慣用模塊符號第第5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 74160的 是低電平有效的異步清零輸入端,它通過各個觸發器的異步復位端將計數器清零,不受時鐘信號CLK的控制。74160其他輸入、輸出端的功能和用法和74163的對應端相同。 表510是74160的功能表,它和表59所示的74163功能表基本相同。不同之處為:74160是異步清零而

6、74163為同步清零;74160是十進制計數而74163為二進制計數。74160的時序圖如圖532所示。 CLR第第5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 表510 74160MSI四位同步十進制加法計數器功能表 第第5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 圖532 74160MSI四位同步十進制加法計數器的時序圖第第5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 3. 74191MSI計數器模塊計數器模塊 74191是中規模集成四位單時鐘同

7、步二進制加/減可逆計數器,計數范圍是015。它具有異步置數、保持、二進制加法計數和二進制減法計數等邏輯功能。圖533（a）和（b）分別是它的國標符號和慣用模塊符號。 圖533 74191MSI四位單時鐘同步二進制加/減可逆計數器 （a）國標符號;（b）慣用模塊符號第第5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 LD是低電平有效的異步置數控制端。 是使能輸入端,低電平有效。 /D是加/減控制端,當U/D=0時,作加法計數;當U/D=1時,作減法計數。C/B是進位/借位輸出端,計數器作加法計數且Q3Q2Q1Q0=1111時,C/B=1,表示有進位輸

8、出;計數器作減法計數且Q3Q2Q1Q0 =0000時,C/B=1,表示有借位輸出。 是串行時鐘輸出端,用于多個芯片的級聯擴展,在計數工作模式（ =0）下,當C/B=1時, 與計數脈沖相同。表511為74191的功能表;圖534是它的時序圖。 SURCSRC第第5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 表511 74191MSI四位單時鐘同步二進制加/減 可逆計數器功能表 第第5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 圖534 74191MSI四位單時鐘同步二進制 加/減可逆計數器的時序圖第第

9、5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 4.用用MSI計數器模塊構成任意進制計數器計數器模塊構成任意進制計數器 利用MSI計數器模塊的清零端和置數端,結合MSI計數器模塊的串接,可以構成任意進制的計數器。假設已有N進制的計數器模塊,要構造M進制的計數器,當NM時,只用一個MSI計數器模塊即可;當NM時,必須要用多個MSI計數器模塊進行串接。下面分別來討論這兩種情況。第第5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 1) 已有計數器的模N大于要構造計數器的模M 當已有計數器的模N大于要構造計數器

10、的模M時,要設法讓計數器繞過其中的N-M 個狀態,提前完成計數循環,實現的方法有清零法和置數法。清零法是在計數器尚未完成計數循環之前,使其清零端有效,讓計數器提前回到全0狀態。 置數法是在計數器計數到某個狀態時,給它置入一個新的狀態,從而繞過若干個狀態。 第第5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 計數器模塊的清零和置數功能有同步和異步兩種不同的方式,相應的轉換電路也有所不同。 要讓計數器繞過SM狀態而從SM-1 狀態轉到另一個狀態時,如果是同步清零或同步置數方式,就要在SM-1 狀態時使計數器的同步清零端或同步置數端有效,這樣，在下一個計

11、數脈沖到來時,計數器轉為全0狀態或預置的狀態而非SM狀態，如果是異步清零或異步置數方式,則要在SM狀態時才使計數器的異步清零端或異步置數端有效,此時，計數器立即被清零或置數,SM狀態只會維持很短的時間,不是一個穩定的計數狀態。 第第5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 【例【例5.1】 用74163構造十五進制加法計數器。 解解74163是具有同步清零和同步置數功能的四位二進制加法計數器,它的計數循環中包含16個狀態,因此又稱十六進制計數器。用74163構造十五進制加法計數器就是要提前一個狀態結束計數循環,使狀態1110的下一個狀態改為0

12、000而非原來的1111,如圖535 所示。 第第5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 圖535 十六進制加法轉換為十五進制加法的狀態轉換示意圖第第5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 由于74163同時具有清零和置數功能,因此既可以采用清零法也可以采用置數法。 如果采用清零法,當狀態為1110時,要使74163的同步清零輸入端CLR變為低電平,當下一個脈沖到來時,計數器被清零,回到0000狀態。此時，清零輸入端CLR變回高電平,計數器又回到計數工作模式重新開始計數。用清零法將741

13、63構造成十五進制加法計數器的電路連接圖如圖536（a）所示。第第5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 如果采用置數法,當狀態為1110時,要使74163的同步置數輸入端LD變為低電平,并行數據輸入端D0、D1、D2、D3都接0,當下一個脈沖到來時,計數器被置為0000狀態。此時，置數輸入端LD變回高電平,計數器又回到計數工作模式重新開始計數。用置數法將74163構造成十五進制加法計數器的電路連接圖如圖536（b）所示。第第5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 圖536 用74163

14、構造十五進制加法計數器 （a）同步清零法;(b)同步置數法第第5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 【例【例5.2】 用74160構造八進制加法計數器。 解解:74160是具有異步清零和同步置數功能的十進制加法計數器,它的計數循環中包含10個狀態。因此,用74160構造八進制加法計數器時,要使它提前兩個狀態結束計數循環,使狀態0111的下一個狀態改為0000而非原來的1000,如圖537所示。圖537 十進制加法轉換為八進制加法的狀態轉換示意圖第第5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用

15、 如果采用清零法,由于74160是異步清零,即當清零輸入端 變為低電平時,計數器馬上被清零,回到0000狀態,而無需等到下一個脈沖到來。因此,應該在1000狀態而非0111狀態時使清零輸入端 為低電平。如果在0111狀態時清零輸入端 為低電平,則0111狀態只能維持很短的時間而不能作為一個穩定的有效計數狀態。用清零法將74160構造成八進制加法計數器的電路連接圖如圖538（a）所示。 如果采用置數法,由于74160是同步置數,當狀態為0111時,就要使74160的置數輸入端 變為低電平。圖538（b）所示為用置數法將74160構造成八進制加法計數器的電路連接圖。CLRCLRCLRLD第第5章章

16、 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 圖538 用74160構造八進制加法計數器 （a）異步清零法;(b)同步置數法第第5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 2) 已有計數器的模N小于要構造計數器的模M 當已有計數器的模N小于要構造計數器的模M時,如果M可以表示為已有計數器的模的乘積,則只需將計數器串接起來即可,無需利用計數器的清零端和置數端;如果M不能表示為已有計數器的模的乘積,則不僅要將計數器串接起來,還要利用計數器的清零端和置數端,使計數器繞過多余的狀態。第第5章章 常用時序邏輯電路

17、及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 【例【例5.3】 用74160和74163構造一百六十進制計數器。 解解:74160的模為10,74163的模是16,兩者的乘積正好為160,因此可以直接將一個74160和一個74163連接起來實現一百六十進制計數器。連接方法有串行進位和并行進位兩種,分別如圖539和圖540所示。圖539 串行進位連接方式第第5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 圖540 并行進位連接方式第第5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用

18、【例【例5.4】 用74163構造二百進制計數器。 解解:74163的模為16,將兩片74163連接起來可以構成二百五十六進制計數器。要構造二百進制計數器,必須讓計數器繞過56個多余的狀態,使計數器從全0狀態開始計數,即經過輸入200個計數脈沖后,重新回到全0狀態。可以采用整體清零或整體置數方法。由于74163的清零和置數功能是同步方式的,因此要在計數199個脈沖后,使兩片計數器的清零輸入端或置數輸入端都有效。第第5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 圖541（a）、（b）分別是整體清零法和整體置數法的電路連接圖。由圖中可知,當計數器計數到第199個脈沖時,狀態為11000111,此時與非門G的輸出變為低電平,使清零輸入端或置數輸入端有效。這樣,當下一個脈沖（第200個脈沖）到來時,計數器被清零或被置數而重新回到全0狀態,實現二百進制的計數功能。第第5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用 圖541 用兩片74163構成二百進制計數器 (a)整體清零法;(b)整體置數法第第5章章 常用時序邏輯電路及常用時序邏輯電路及MSIMSI時序電路模塊的應用時序電路模塊的應用