60进制同步加法计数器设计

试用同步加法计数器74LS161（或74LS160）和二4输入与非门74LS20构成百以内任意进制计数器，并采用LED数码管显示计数进制。采用555定时器构成多谐振荡电路，为同步加法计数器提供时钟输入信号。例如，采用同步加法计数器74LS 161构成60进制加法计数器的参考电路如图2所示。

http://s3/middle/7bf0c30f4a66cbfc050c2&690

图2

分析整个电路，可以将所需的逻辑功能设计过程分为三个部分，即加法计数器的设计，555定时器组成的多谐振荡器的设计，以及LED数码管显示进制的设计。

1.       加法计数器设计（清零法）

74LS161为十六进制四位二进制加法计数器，异步清零，同步置数。

http://s11/middle/7bf0c30f0770adfff2eda&690设计60进制的加法计数器，采用清零法。60用二进制表示为0011 1100，因为是异步清零，当计数器从零开始计数时，计数到0011 1100时异步清零即可。要用到两片74LS161，需要两计数器进行级联，采用同步并行级联方式。其中ET和EP都接高电平。低片计数到1100，且高片计数到0011时异步清零，用四输入与非门连接，输出接到http://s10/middle/7bf0c30f4a66cc017a2f9&690端。逻辑电路为：

2.       多谐振荡器设计

所给器件中有510K电阻2个，用来做多谐振荡器的外接电阻，电容选用103电容，则多谐振荡器的周期为：

http://s13/middle/7bf0c30f4a66cc02f54ac&690

则用555构成的多谐振荡电路为：

http://s8/middle/7bf0c30f4a66cc0591da7&690

3.       LED数码管

将两片74LS161的输出端接到数码管的输入端，即可显示计数进制。LED数码管内部已经集成电阻，所以外部不需要再连接电阻。数码管显示为十六进制，六十进制计数范围为0http://s6/middle/7bf0c30f4a66cc0d1ce75&6903B。

4.       预清零

分析整个电路可知，在电路通电之前，74LS161的清零端可以认为是低电平，而其清零方式又是异步清零，所以可以认为74LS161在通电前一直处于清零状态。因此，采用此法电路的初始状态一定是0，故此法不需要预清零。

在Multisim中仿真后，用逻辑分析仪对555定时器的输出以及两片74LS161的输出进行分析，得到如下时序图。

http://s2/middle/7bf0c30f0770ae01db951&690

整个实验电路图为：  

 http://s10/middle/7bf0c30f4a66cc18a1ef9&690

其他设计方案

74LS161置数法

上面所示为用74LS161清零法，也可以用置数法。

采用置数法时，因为74LS161同步置数，计数进制为60（0011 1100）进制，所以当计数器从零开始计数，到59（0011 1011）则置数0000 0000，等到下一个时钟上升沿到达时，计数器清零。

555定时器与LED部分与第一种方法相同。

则计数器部分逻辑电路为：

http://s5/middle/7bf0c30f4a66cc1c40ff4&690此外，还可以采用其他芯片，如74LS90实现计数功能。