題: 設計一個可控進制的計數器, 當輸入控制變量M=0時工作在5進制; M=1時工作在15進制.
分析:
根據之前博客中的分析, 我們可以通過兩種方法來進行設計.
設計方案1:
我們可以通過設計74163的四個輸入引腳DCBA, 再輔以LOAD'引腳的設計, 來實現可控進制計數器的功能.
將控制變量設定爲M: 規定M=0時計數器工作在5進制, M=1時計數器工作在15進制.
當電路狀態到達1111時, 觸發LOAD'引腳預置數功能: 即將Q3Q2Q1Q0四個引腳分別接到四輸入與非門的四個輸入端, 該邏輯門的輸出接到LOAD'引腳.
當M=0時, 共有1011、1100、1101、1110、1111五個計數狀態; 當M=1時, 共有0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001、1010、1011、1100、1101、1110、1111十五個計數狀態. 由分析, 當M=0時, DCBA=1011; 當M=1時, DCBA=0001. 由此得到下面的真值表.
| M | D | C | B | A |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
從上面的真值表中, 可得到 D=M', C=0, B=M', A=1.
將上面的分析轉換爲電路的設計, 得到電路的邏輯圖.
設計方案2:
我們還可以通過直接設計LOAD'引腳來實現可控進制計數器的功能.
將控制變量設定爲M: 規定M=0時計數器工作在5進制, M=1時計數器工作在15進制.
將四個輸入引腳DCBA置爲0000.
當M=0時, 工作在5進制, 則一共有0000、0001、0010、0011、0100五個計數狀態; 當M=1時, 工作在15進制, 則一共有0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001、1010、1011、1100、1101、1110十五個計數狀態. 再由同步置數法的設計準則可知, 當M=0時, LOAD'引腳在電路狀態爲0100時爲0; 當M=1時, LOAD'引腳在電路狀態爲1110時爲0. 根據此處的分析, 得到下面的LOAD'引腳設計真值表. 補充說明一下, 除了上述兩種使得LOAD'=0的情況外, 其它情況下的LOAD'均爲1.
| M | Q3 | Q2 | Q1 | Q0 | LOAD' |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
由上述真值表, LOAD=M'Q3'Q2Q1'Q0'+MQ3Q2Q1Q0', 則LOAD'=(M'Q3'Q2Q1'Q0'+MQ3Q2Q1Q0')'. 這樣得到的表達式雖然正確, 但不是最簡形式, 我們按照74163的計數規律, 化簡LOAD'的邏輯表達式.
由74163的計數規律(積攢設計經驗後方可直接得出), LOAD'=(M'Q2+MQ3Q2Q1)'.
按照上述分析繪製電路的邏輯圖.
設計總結:
要想設計可控進制的計數器, 必須要先將74160/74163的基本功能徹底掌握, 再須熟練掌握74160/74163同步置數法的設計準則. 有了這兩部分的基礎, 才能較輕鬆得設計出可控進製得計數器.
還有一種設計方法要熟練掌握——真值表量化設計法. 相信很多朋友在進行比如上面第一種方案中的DCBA引腳的設計時, 會一直跟着感覺設計, 即沒有嚴格的理論依據——這是不可取的(我也相信很多朋友在設計如74138/74151擴展級聯電路時也是跟着感覺一直走). 要想提升設計效率和設計準確率, 必須能將實際問題中輸入與輸出的對應體現在一張真值表中, 這需要大家多多積攢動手設計電路的經驗.