基于Multisim10 集成计数器的仿真分析

2013-07-03蒙树森

山西电子技术 2013年2期

蒙树森

(江苏经贸职业技术学院，江苏南京 210007)

在时序逻辑电路中，集成计数器的应用是非常广泛的。应用集成计数器，加上简单的电路及连线，就可以组成各种形式的、任意进制的计数器，广泛应用于计数、计时、分频等电路中［1］。但在教学中，集成计数器却难于理解，并且在实验室的条件下也难于实现，如果在教学中利用Multisim10 仿真软件进行仿真分析，可以将计数器的逻辑功能及计数过程展示在学生面前，既加深了学生的理解，又减轻了老师的负担，提高了教学效果，有利于辅助教学。这里我们以74LS192D［2］为例，应用Multisim10 对其逻辑功能及应用进行仿真分析。

1 集成计数器逻辑功能仿真分析

74LS192D是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有异步清零和置数等功能。LOAD为置数端，UP为加法计数端，DOWN为减法计数端，CO为异步进位输出端，BO为异步借位输出端，A、B、C、D为计数器输入端，CLR为清零端，QA、QB、QC、QD为数据输出端。

在Multisim10的仿真工作区域搭建仿真电路，调整各控制开关，使R=0，UP 接时钟脉冲，DOWN和LOAD 接高电平［3］。打开仿真开关，进行仿真实验，此时计数器工作在十进制加法计数模式，由“9 至0”时，CO 端产生进位信号，进位逻辑指示灯X1亮，如图1所示。

图1 集成计数器74LS192D 加法计数器仿真电路

保持开关J3、J4不变，互换开关J1、J2的状态，打开仿真开关进行仿真，此时计数器工作在十进制减法计数模式，当由“0 至9”时，BO 端产生借位信号，借位逻辑指示X2灯亮，如图2所示。

图2 集成计数器74LS192D 减法计数器仿真电路

若需异步预置数，则只要将开关J4接低电平即可，此时计数器就工作在异步预置数模式，将输入端DCBA=0011的信号置入计数器，数码管即固定显示“3”，如图3所示。

图3 集成计数器74LS192D 异步预置数仿真电路

2 集成计数器应用仿真分析［4］

采用反馈清零法、反馈置数法，级联法扩展容量，强行中断原有计数顺序，强行对集成计数器进行复位、置位或预置数，按人们意愿组成新的计数循环，组成符合要求的设计数据。在使用中，控制方法科学、简单明了，控制电路及连线简单、易行，工作稳定性好，从而得到广泛应用。这里采用反馈清零和反馈置数两种方法用74LS192D 设计六进制加法计数器。

2.1 反馈清零法［2］

此时选择让可逆计数器工作在加法计数模式，当计数到0110 状态时，QC、QD输出通过一个与门控制异步清零端CLR，使CLR=1，计数器迅速复位到0000的状态，CLR 端的清零信号也随之消失，74LS192D 重新从0000 状态开始新的计数周期，从而实现了六进制加法计数。

在仿真工作区域搭建仿真电路如图4所示。打开仿真开关，打开逻辑分析仪面板，观察译码显示器显示的数码和如图5所示的时序波形图，由此证明所设计电路的正确性。

图4 由74LS192D用反馈清零法设计的同步六进制加法计数器

图5 反馈清零法设计的同步六进制加法计数器的时序图

2.2 反馈置数法［2］

反馈置数法适用于具有预置数功能的集成计数器。利用计数器的置数功能，可以从N 进制计数循环中的任何一个状态置入适当的数值而跳跃N—M个状态，而形成M 进制计数器。

74LS192D 兼有异步置零和预置数的功能，故可采用反馈置数法，因同步十进制可逆计数器74LS192D的进位信号CO是由1001 状态译码产生的。为产生进位信号，现采用“0000—0001—0010—0011—0100—1001—0000”的六进制计数循环状态。当进入0100 状态时，在下一个计数脉冲到来时，连接在QC端的非门电路产生一个置数信号(低电平)加到置数控制端LOAD，从而直接将计数器置数为1001 状态。再来一个计数脉冲，计数器重回到起点0000 状态，并产生一个进位信号，从而实现了“0—1—2—3—4—9—0”的六进制计数循环。

在仿真工作区搭建仿真电路如图6所示，打开逻辑分析仪面板，观察译码显示器显示的数码和如图7所示的时序波形图，从而验证了所设计电路的正确性。