基于74ls90的除法计数器的设计和探讨

2018-12-06山西工程技术学院崔建国宁永香

电子世界 2018年22期

山西工程技术学院崔建国宁永香

计数器在数字系统中有非常重要的作用，从除2～除10计数器的设计方案，在现有资料中没有系统的介绍，利用74ls90集成电路，可以设计出除2、除3…直至除10的计数器电路设计，通过了解这9个除法计算器的工作原理，行业人员可以利用两个或两个以上的74ls90设计出除11包括除11以上的除法计数器电路，这是很容易实现的。

1 引言

计数是一种最简单基本的运算，计数器就是实现这种运算的逻辑电路，计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能，计数器是由基本的计数单元和一些控制门所组成，计数单元则由一系列具有存储信息功能的各类触发器构成，这些触发器有RS触发器、T触发器、D触发器及JK触发器等。计数器在数字系统中应用广泛，如在电子计算机的控制器中对指令地址进行计数，以便顺序取出下一条指令，在运算器中作乘法、除法运算时记下加法、减法次数，又如在数字仪器中对脉冲的计数等等（刘艳,李源,江冰,张秀芳.数字电子技术课程教具的研究与设计[J].实验技术与管理,2016,33(06):210-212）。

利用74ls90设计除2、除3…直至除10的计数器电路设计方案，供行业同仁借鉴和探讨。

2 基于74ls90的多种除法计数器的设计与研究

74LS90是二-五-十进制异步加法计数器，具有双时钟输入，并具有清零和置数等功能，其引脚排列如图1所示。其管脚R0（1）、R0（2）是计数器置零端，同时为高电平时有效；R9（1）、R9（2）为置9端，同时为高电平有效；QA、QB、QC、QD为数据输出端；INA、INB为脉冲输入端。下面分别为除2～除10计数器的设计介绍。

图1 74ls90管脚图

2.1 除2、除5和除10计数器

因为74ls90包含有两个独立的（复位功能除外）计数器，一个除2（触发器）和一个除5计数器。这两个计数器可以单独使用，也可级联成一个除10计数器。

对用作除2计数器的情况，输入计数信号加到输入端INA（14脚），输出取自输出端QA(12脚)，如图2所示。

对除5计数器的情况，输入脉冲信号加到INB端（脚1），而在脚8、9、11上得到一个二进制输出序列，如图2所示。

图2 除2除5和除10计数器原理图

将74ls90连接成除10计数器有两种方法，一种是将除2计数器接在除5计数器的前面（连接脚12和脚1，把输入端接在脚14上）。在这种情况下，按照真值表在脚8、9、11、12上得到一个BCD（二-十进制编码）计数序列。

如果频率合成器或其他应用需要一个对称的方波输出，则可以把除2计数器接在除5计数器的后面，这时，输入端INB（脚1）接受输入计数，输出端QD（脚11）连接到输入端INA（脚14），并从QA输出端（脚12）得到对称的方波输出（高明伦,许海辉,张多利.一种多位计数器的设计方法[J].电子测量与仪器学报,2007,21(03):79-82）。

为了使计数器具有复位0和复位9的功能，输入端（脚2、3、6、7）必须接地。

2.2 除3计数器

对于除3的情况，当BCD输出为3（即0011）时，计数器必须复位到0。因此，计数器按照BCD（非对称）除10方式连接，但是复位零输入R0(1)、R0(2)（脚2、3）接到输出端QA、QB（脚12和9）上。

复位9输入端R9(1)、R9(2)仍然保持接地，脚9QB是非对称除3输出，如图3所示。

图3 除3计数器原理图

2.3 除4计数器

对于除4的情况，要求计数器在输出达到4（BCD0100）时复位为0，复位零输入端R0(1)、R0(2)（脚2、3）都要接到QC输出端（脚8）。在第5个计数脉冲到时，输出端QC瞬间变为1，但是计数器立即复位到0。脚8即QB输出端是非对称除4输出端，如图4所示。

图4 除4计数器原理图

2.4 除6计数器

与除3和除4的情况一样，可利用7490的QD、QC、QB、QA输出使得在每第6次计数时复位到0000。在第6次计数时的二进制输出为QD、QC、QB、QA=0110。也就是说，QC、QB在第6次时均为1（刘占文,王姣姣,沈超,林涛.任意进制计数器实现的灵活性与多样性探讨[J].电子设计工程,2016,24(08):148-151+154）。

这样输出端QC、QB分别接到复位零输入端R0(1)、R0(2)（脚2、3），在脚8QC端是非对称的除6输出。如图5所示。

图5 除6计数器原理图

2.5 除7计数器

因为7的BCD代码为0111，所以只用另个复位0输入R0(1)、R0(2)来实现每7个输入脉冲的一次复位是不可能的，原因是只用代码的2位会引起与除3、除5、除6相混淆。不过，尽管不用BCD输出序列，但实现除7的功能是可能的，利用复位9输入R9（1）、R9（2）并使复位0输入R0(1)、R0(2)接地，QC、QB输出端分别接到R9（1）、R9（2）端（脚6、7）上，这时计数器就能对9、0、1、2、3、4、5、9、0…等等进行计数，由输出端QC或QD就可以得到非对称的除7输出（林涛,巨永锋.任意进制计数器设计方法[J].现代电子技术,2008(15):166-167），如图6所示。