概述

在前面的課程中晶框，討論了用基本的觸發(fā)器設(shè)計(jì)減法計(jì)數(shù)器排抬，也提到了其缺陷，即只有脈沖輸入授段，沒(méi)有其它輸入蹲蒲，不受控。因此侵贵，硬件工程師根據(jù)設(shè)計(jì)中常用的電路設(shè)計(jì)了163計(jì)數(shù)器届搁，本節(jié)內(nèi)容首先介紹74LS163的基本功能，然后以163為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一個(gè)分頻器和一個(gè)2421碼模8電路（重點(diǎn)講設(shè)計(jì)思路窍育，verilog程序請(qǐng)自行完成）卡睦。

74LS163計(jì)數(shù)器

74LS163計(jì)數(shù)器有5個(gè)控制端、4個(gè)數(shù)據(jù)輸入端和5個(gè)輸出端漱抓，其邏輯功能和對(duì)應(yīng)的邏輯符號(hào)如下圖1和圖2所示：

圖1：74LS163功能表

圖2：74LS163的邏輯符號(hào)

RCO表示進(jìn)位么翰，其語(yǔ)義為：當(dāng)從0000~1111計(jì)滿一輪，并且ENT為1時(shí)辽旋，RCO為1，其它時(shí)候均為0.

由圖1檐迟，74LS163具有置位补胚、保持、加1計(jì)數(shù)等功能追迟，在這些功能的基礎(chǔ)上溶其，可以完成相對(duì)復(fù)雜的電路。

例1：以74LS163為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一個(gè)6分頻電路

首先敦间，需要明白什么叫分頻瓶逃，圖3展示了分頻的效果：

圖3：74LS163的波形圖

分頻通常以CP（時(shí)鐘脈沖）為基礎(chǔ)，從圖3中可以看出：qout[0]的周期為CP的2倍廓块，qout[1]的周期為CP的4倍厢绝，qout[2]位8倍，qout[3]為16倍带猴，顯然昔汉，其頻率分別為CP的1/2, 1/4, 1/8, 1/16，即所謂的2-分頻拴清，4-分頻靶病，8-分頻，16-分頻口予。

再進(jìn)一步分析娄周，對(duì)于qout[0]，其變化為：當(dāng)一個(gè)時(shí)鐘脈沖來(lái)臨時(shí)沪停，qout[0]變化一次煤辨；對(duì)于qout[1]，每?jī)蓚€(gè)時(shí)鐘脈沖，qout[1]值變化一次掷酗；對(duì)于qout[2]调违，每四個(gè)時(shí)鐘脈沖，qout[2]值變化一次泻轰；對(duì)于qout[3]技肩，每8個(gè)時(shí)鐘脈沖，qout[3]值變化一次浮声。依次類推虚婿，如果要做6分頻，顯然應(yīng)該是每3個(gè)時(shí)鐘脈沖泳挥，值變化一次然痊，如何用74LS163來(lái)做6-分頻呢？

顯然屉符，這個(gè)問(wèn)題變?yōu)椋喝绾问?4LS163中的某一位每3個(gè)時(shí)鐘脈沖跳變一次剧浸。顯然，只有Q_D和Q_C這兩位的變化可能滿足（Q_B每?jī)蓚€(gè)脈沖跳變一次矗钟，Q_A每個(gè)脈沖跳變一次）唆香，如果選擇Q_C，顯然可以找出一個(gè)序列：

0000 ---> 0001 ---> 0010 ---> 1101 ---> 1110 --->1111 --->0000 ---> ...
對(duì)于Q_C吨艇，先是3個(gè)0躬它，然后是3個(gè)1，開始循環(huán)东涡，正好是6分頻冯吓。仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)這個(gè)循環(huán)對(duì)于Q_D也是6分頻疮跑。

針對(duì)上面分析得到的狀態(tài)遷移序列组贺，如何用74LS163來(lái)實(shí)現(xiàn)呢？對(duì)于前半部0000 ---> 0001 ---> 0010祸挪，執(zhí)行的是正常的計(jì)數(shù)功能锣披，對(duì)于后半部1101 ---> 1110 --->1111（ --->0000），執(zhí)行的也是正常的計(jì)數(shù)功能贿条，只有0010 ---> 1101是一個(gè)跳躍雹仿，即當(dāng)計(jì)數(shù)器狀態(tài)為0010時(shí)，下一個(gè)狀態(tài)需要用到163計(jì)數(shù)器的并行置數(shù)功能整以，因此胧辽，需要對(duì)163的計(jì)數(shù)器的輸出進(jìn)行判斷，當(dāng)輸出為0010時(shí)公黑，用1101對(duì)電路進(jìn)行置數(shù)（確保下一時(shí)刻電路狀態(tài)為1101）邑商。

在此分析的基礎(chǔ)上摄咆，其電路圖如圖4所示：

圖4:6-分頻電路

例2:2421碼的模8電路

假設(shè)要求模8的狀態(tài)序列如下圖5所示：

圖5:2421碼模8狀態(tài)遷移圖

在圖5中，模8的狀態(tài)遷移序列為:

0001 ---> 0010 ---> 0011 ---> 0100 ---> 1011 ---> 1100 ---> 1101 ---> 1110 ---> 0001 ---> ...
即：初始狀態(tài)為0001人断，當(dāng)狀態(tài)為1110時(shí)吭从，一輪計(jì)滿并遷移到狀態(tài)0001。

這個(gè)狀態(tài)遷移序列中恶迈，需要注意的地方包括：

• 初始狀態(tài)為0001涩金，即初始時(shí)需要置位
• 序列前半部分 0001 ---> 0010 ---> 0011 ---> 0100和序列后半部分1011 ---> 1100 ---> 1101 ---> 1110執(zhí)行的是正常的計(jì)數(shù)功能
• 0100 ---> 1011有狀態(tài)跳躍，在到達(dá)狀態(tài)0100時(shí)暇仲，需要置數(shù)步做；1110 ---> 0001，即記錄一輪滿時(shí)奈附，需要置數(shù)

從上面的分析中得知全度，這個(gè)電路中存在兩次置數(shù)，一次為初始狀態(tài)的置數(shù)斥滤，另一個(gè)則為0100 ---> 1011狀態(tài)遷移時(shí)的置數(shù)将鸵，并且兩次需要置的數(shù)值是不一樣的，其它情況正常計(jì)數(shù)佑颇。因此咨堤，置數(shù)的時(shí)候需要作二選一，即從兩個(gè)數(shù)中選擇一個(gè)置數(shù)漩符，需要一個(gè)二選一的選擇器；另外驱还，還要確定置數(shù)的時(shí)機(jī)嗜暴，顯然，當(dāng)狀態(tài)為1110時(shí)议蟆，需要置數(shù)為0001闷沥，當(dāng)狀態(tài)為0100時(shí)，需要置數(shù)為1011咐容。

由上分析可知舆逃，其對(duì)應(yīng)的電路圖如圖6所示：

圖6:2421碼模8計(jì)數(shù)器

小結(jié)

上面兩個(gè)例子都是相對(duì)較難的例子，需要綜合前面學(xué)習(xí)的組合電路戳粒，要求對(duì)組合電路和時(shí)序電路的基本功能非常熟悉路狮。其基本思路相對(duì)而言，比較明晰蔚约，把需要跳轉(zhuǎn)的狀態(tài)找出來(lái)奄妨，然后需要置位的狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置即可。

如有錯(cuò)誤苹祟，請(qǐng)各位批評(píng)指正砸抛！謝謝评雌！