扭环形计数器与集成时序逻辑电路

"扭环形计数器-第6章 时序逻辑电路2的副本" 在数字电子技术中，时序逻辑电路是一种重要的电路类型，主要用于实现数据的计数和顺序处理。扭环形计数器，又称为约翰逊计数器，是其中一种特殊的时序逻辑电路。这种计数器的特性在于其反馈逻辑函数，通常是通过取反前一个状态位来生成当前状态的输入，即D0=Q'n-1。扭环形计数器的计数序列呈现出“扭环”形状，因此得名。 计数器的有效循环是指能够正常工作并按照预定顺序变化的状态序列，而无效循环则是指那些无法自启动或导致计数器陷入无限循环的序列。在扭环形计数器的例子中，给出了一个特定的计数序列，包括1000, 0100, 0001, 0010等，但这个序列最后不能返回到初始状态1000，所以它不能自启动，即没有有效循环。 集成触发器是实现计数器功能的基础单元，常见的74LS系列提供了多种功能各异的触发器。例如，74LS160是一个异步清零、同步预置数、时钟触发的同步十进制加法计数器；74LS161是异步清零、同步预置数、同步十六进制计数器；74LS162和74LS163则分别是同步清零和同步预置数的十进制加法计数器。这些器件的控制端如LD（装载）、RD（清除）以及预置数输入D0-D3等，可以根据不同的组合实现不同操作，比如清零、置数或者加法计数。 集成计数器的清零和置数控制方式有两种，即同步和异步。同步方式意味着在输入端信号到来后，计数器的输出不会立即改变，而是在下一个时钟脉冲来临后才执行清零或置数操作。异步方式则相反，一旦输入信号到达，不论时钟状态如何，计数器会立即清零或置数。 对于任意进制计数器的设计，通常可以通过组合现有的计数器和利用其清零或置数端口来实现。例如，如果已经有了一个N进制计数器，要得到M进制计数器（M<N），可以通过控制清零或置数端口跳过N-M个状态。这种方法中，可以使用同步清零或置数端口在特定时刻产生过渡状态，或者利用异步清零或置数端口直接跳过不需要的状态。 举例来说，如果我们有一个十进制计数器，要将其转化为六进制计数器，可以在计数到特定状态（例如0101）时，通过同步清零或置数端口将计数器重置，从而使其跳过不希望出现的四个状态，只保留六种有效的状态。这样，就构建了一个六进制计数器。 总结来说，扭环形计数器是一种具有独特反馈逻辑的时序电路，而集成计数器则提供了多样化的计数功能，通过巧妙的控制信号和连接方式，我们可以设计出任意进制的计数器，满足不同应用场景的需求。理解和掌握这些知识点对于理解和设计数字系统至关重要。