对于大模值的MSI计数器的模的分析

韦绍贤

【摘 要】从降低成本的角度考虑，集成电路定型产品须拥有足够大的生产批量。目前常见的MSI计数器芯片只制作了使用较广的几种类型，例如十进制、十六进制、四位二进制、七位二进制、十二位二进制等。在实际应用中如果需要其他任意进制的计数器，可以通过外电路的不同连接方式得到。

【关键词】MSI计数器;异步清零;同步置数;模

中图分类号： TP332.12文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）13-0123-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.13.057

0 引言

在大多数参考书中介绍了设计任意模的计数器的方法，但是具备分析计数器模的能力是设计一个计数器的前提。针对确定计数器的模时出现的问题，分析了出现这些问题的原因，给出了确定计数器模的方法。

1 计数器的模的判别

1.1 异步清零

如果计数器需要获得的模为M，则在第M个计数脉冲CP的作用下，将所有输出状态为1的输出端通过一个门电路来控制计数器的异步清零端，使得计数器回到初态，从而改接成模M计数器。

图1中两片CT74LS160芯片连接的计数器的输出端都连在了同一个与非门上并且通过异步清零端来清零。低位芯片接成十进制计数器充当个位，当芯片1计数到Q3Q2Q1Q0=1001时，CO由0跳变为1，芯片2计数到Q3Q2Q1Q0=0001。当图中芯片2计数到Q3Q2Q1Q0=0010且芯片1计数到Q3Q2Q1Q0=0111时进行异步清零。需要注意的是当计数到最后一个状态Q3Q2Q1Q0Q3'Q2'Q1'Q0'=00100111时，由于接成了异步清零接法，不需要等下一个CP脉冲到来就能完成清零，计数器计到的最后一个状态存在的时间极短被称为过渡态，所以不将其纳入计数范围。计数器的最后一个状态为（0010 0111）2=（27）10，因此计数器能从0计数到26，是模27计数器。

图2中两片CT74LS161芯片连接的计数器的输出端都连在同一个与非门上并且通过异步清零端来清零。低位芯片接成十进制计数器充当个位，当芯片1计数到Q3Q2Q1Q0=1111时，CO由0跳变为1，芯片2计数到Q3Q2Q1Q0=0001。当芯片2计数到Q3Q2Q1Q0=0010且芯片1计数到Q3Q2Q1Q0=0111时进行异步清零。需要注意的是CT74LS161是16进制芯片，由于计数器的最后一个状态（0010 0111）2=（27）16=（39）10是过渡态，所以计数器能从0计数到38，是模39计数器。

1.2 同步置数

通过控制同步置数端和预置输入端来实现模M计数。

图3中两片CT74LS161芯片连接的计数器的输出端都连在同一个与非门上并且通过同步置数端来预置。低位芯片接成十进制计数器充当个位，当芯片1计数到Q3Q2Q1Q0=1111时，CO由0跳变为1，芯片2计数到Q3Q2Q1Q0=0001。当芯片2计数到Q3Q2Q1Q0=0010且芯片1计数到Q3Q2Q1Q0=0111时进行同步置数。需要注意的是当计数到最后一个状态Q3Q2Q1Q0Q3'Q2'Q1'Q0' =00100111时由于接成同步置数接法，所以要等到下一个CP脉冲到来预置才有效，预置的状态为0000 0000。因此有效状态为0000 0000～0010 0111，则计数器能从0计数到39，是模40计数器。

图4中用两片CT74LS160芯片连接的计数器，只有当芯片1和芯片2都计数到Q3Q2Q1Q0=1001时，CO由0跳变为1，才能预置状态Q3Q2Q1Q0Q3'Q2'Q1'Q0'=00100111。所以计数器的计数范围是0010 0111～1001 1001，从27计到99，是模73计数器。

图5中用两片CT74LS160芯片连接的计数器，与图4不同的是该计数器在芯片1计数到Q3Q2Q1Q0=0111，芯片2计数到Q3Q2Q1Q0=0100，即Q3Q2Q1Q0Q3'Q2'Q1'Q0'=0100 0111时，计数器就预置状态Q3Q2Q1Q0Q3'Q2'Q1'Q0'=00100111。所以计数器的计数范围是0010 0111～0100 0111，从27计到47，是模21计数器。

1.3 级连

级连是将多个芯片串联起来，从而获得任意进制的计数器，例如把一个N1进制计数器和一个N2进制计数器串连起来，获得模M=N1×N2的计数器。

图6中两片芯片都是独立连接的，即芯片1和芯片2都分别通过一个门电路接成某一模数的计数器（注意区别于异步清零和同步置数）。当芯片1计数到Q3Q2Q1Q0=0100时执行异步清零同时触发芯片2计数端，芯片2计数到Q3Q2Q1Q0=0111执行异步清零。因此芯片1的有效状态是0000～0011，模为4，芯片2的有效状态是0000～0110，模为7，所以图6是模28=4×7的计数器。

2 小结

（1）在分析计数器的模时应首先判断计数器的接线方式。通过级连法连接的计数器每片芯片都是独立的，均接成某一模数的计数器，但采用异步清零或同步置数接法的计数器则每片芯片都不独立，所有的芯片都通过同一个门电路来执行清零或置数。

（2）异步清零与同步置数电路的区别是采用异步清零接法的电路是通过异步清零端来清零，而采用同步置数接法的电路是通过置数端来置数，并且电路中的每片芯片都是通过同一个CP时钟脉冲来触发。

（3）采用异步清零接法时应注意计数器的最后一个状态是过渡态，不能将其纳入有效状态，而采用同步置数接法的计数器的最后一个状态是有效状态。

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