基于74ls90的除法計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)和探討

山西工程技術(shù)學(xué)院 崔建國 寧永香

計(jì)數(shù)器在數(shù)字系統(tǒng)中有非常重要的作用，從除2～除10計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)方案，在現(xiàn)有資料中沒有系統(tǒng)的介紹，利用74ls90集成電路，可以設(shè)計(jì)出除2、除3…直至除10的計(jì)數(shù)器電路設(shè)計(jì)，通過了解這9個(gè)除法計(jì)算器的工作原理，行業(yè)人員可以利用兩個(gè)或兩個(gè)以上的74ls90設(shè)計(jì)出除11包括除11以上的除法計(jì)數(shù)器電路，這是很容易實(shí)現(xiàn)的。

1 引言

計(jì)數(shù)是一種最簡單基本的運(yùn)算，計(jì)數(shù)器就是實(shí)現(xiàn)這種運(yùn)算的邏輯電路，計(jì)數(shù)器在數(shù)字系統(tǒng)中主要是對脈沖的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，以實(shí)現(xiàn)測量、計(jì)數(shù)和控制的功能，同時(shí)兼有分頻功能，計(jì)數(shù)器是由基本的計(jì)數(shù)單元和一些控制門所組成，計(jì)數(shù)單元?jiǎng)t由一系列具有存儲信息功能的各類觸發(fā)器構(gòu)成，這些觸發(fā)器有RS觸發(fā)器、T觸發(fā)器、D觸發(fā)器及JK觸發(fā)器等。計(jì)數(shù)器在數(shù)字系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，如在電子計(jì)算機(jī)的控制器中對指令地址進(jìn)行計(jì)數(shù)，以便順序取出下一條指令，在運(yùn)算器中作乘法、除法運(yùn)算時(shí)記下加法、減法次數(shù)，又如在數(shù)字儀器中對脈沖的計(jì)數(shù)等等（劉艷,李源,江冰,張秀芳.數(shù)字電子技術(shù)課程教具的研究與設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2016,33(06):210-212）。

利用74ls90設(shè)計(jì)除2、除3…直至除10的計(jì)數(shù)器電路設(shè)計(jì)方案，供行業(yè)同仁借鑒和探討。

2 基于74ls90的多種除法計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與研究

74LS90是二-五-十進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器，具有雙時(shí)鐘輸入，并具有清零和置數(shù)等功能，其引腳排列如圖1所示。其管腳R0（1）、R0（2）是計(jì)數(shù)器置零端，同時(shí)為高電平時(shí)有效；R9（1）、R9（2）為置9端，同時(shí)為高電平有效；QA、QB、QC、QD為數(shù)據(jù)輸出端；INA、INB為脈沖輸入端。下面分別為除2～除10計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)介紹。

圖1 74ls90管腳圖

2.1 除2、除5和除10計(jì)數(shù)器

因?yàn)?4ls90包含有兩個(gè)獨(dú)立的（復(fù)位功能除外）計(jì)數(shù)器，一個(gè)除2（觸發(fā)器）和一個(gè)除5計(jì)數(shù)器。這兩個(gè)計(jì)數(shù)器可以單獨(dú)使用，也可級聯(lián)成一個(gè)除10計(jì)數(shù)器。

對用作除2計(jì)數(shù)器的情況，輸入計(jì)數(shù)信號加到輸入端INA（14腳），輸出取自輸出端QA(12腳)，如圖2所示。

對除5計(jì)數(shù)器的情況，輸入脈沖信號加到INB端（腳1），而在腳8、9、11上得到一個(gè)二進(jìn)制輸出序列，如圖2所示。

圖2 除2除5和除10計(jì)數(shù)器原理圖

將74ls90連接成除10計(jì)數(shù)器有兩種方法，一種是將除2計(jì)數(shù)器接在除5計(jì)數(shù)器的前面（連接腳12和腳1，把輸入端接在腳14上）。在這種情況下，按照真值表在腳8、9、11、12上得到一個(gè)BCD（二-十進(jìn)制編碼）計(jì)數(shù)序列。

如果頻率合成器或其他應(yīng)用需要一個(gè)對稱的方波輸出，則可以把除2計(jì)數(shù)器接在除5計(jì)數(shù)器的后面，這時(shí)，輸入端INB（腳1）接受輸入計(jì)數(shù)，輸出端QD（腳11）連接到輸入端INA（腳14），并從QA輸出端（腳12）得到對稱的方波輸出（高明倫,許海輝,張多利.一種多位計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)方法[J].電子測量與儀器學(xué)報(bào),2007,21(03):79-82）。

為了使計(jì)數(shù)器具有復(fù)位0和復(fù)位9的功能，輸入端（腳2、3、6、7）必須接地。

2.2 除3計(jì)數(shù)器

對于除3的情況，當(dāng)BCD輸出為3（即0011）時(shí)，計(jì)數(shù)器必須復(fù)位到0。因此，計(jì)數(shù)器按照BCD（非對稱）除10方式連接，但是復(fù)位零輸入R0(1)、R0(2)（腳2、3）接到輸出端QA、QB（腳12和9）上。

復(fù)位9輸入端R9(1)、R9(2)仍然保持接地，腳9QB是非對稱除3輸出，如圖3所示。

圖3 除3計(jì)數(shù)器原理圖

2.3 除4計(jì)數(shù)器

對于除4的情況，要求計(jì)數(shù)器在輸出達(dá)到4（BCD0100）時(shí)復(fù)位為0，復(fù)位零輸入端R0(1)、R0(2)（腳2、3）都要接到QC輸出端（腳8）。在第5個(gè)計(jì)數(shù)脈沖到時(shí)，輸出端QC瞬間變?yōu)?，但是計(jì)數(shù)器立即復(fù)位到0。腳8即QB輸出端是非對稱除4輸出端，如圖4所示。

圖4 除4計(jì)數(shù)器原理圖

2.4 除6計(jì)數(shù)器

與除3和除4的情況一樣，可利用7490的QD、QC、QB、QA輸出使得在每第6次計(jì)數(shù)時(shí)復(fù)位到0000。在第6次計(jì)數(shù)時(shí)的二進(jìn)制輸出為QD、QC、QB、QA=0110。也就是說，QC、QB在第6次時(shí)均為1（劉占文,王姣姣,沈超,林濤.任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)的靈活性與多樣性探討[J].電子設(shè)計(jì)工程,2016,24(08):148-151+154）。

這樣輸出端QC、QB分別接到復(fù)位零輸入端R0(1)、R0(2)（腳2、3），在腳8QC端是非對稱的除6輸出。如圖5所示。

圖5 除6計(jì)數(shù)器原理圖

2.5 除7計(jì)數(shù)器

因?yàn)?的BCD代碼為0111，所以只用另個(gè)復(fù)位0輸入R0(1)、R0(2)來實(shí)現(xiàn)每7個(gè)輸入脈沖的一次復(fù)位是不可能的，原因是只用代碼的2位會引起與除3、除5、除6相混淆。不過，盡管不用BCD輸出序列，但實(shí)現(xiàn)除7的功能是可能的，利用復(fù)位9輸入R9（1）、R9（2）并使復(fù)位0輸入R0(1)、R0(2)接地，QC、QB輸出端分別接到R9（1）、R9（2）端（腳6、7）上，這時(shí)計(jì)數(shù)器就能對9、0、1、2、3、4、5、9、0…等等進(jìn)行計(jì)數(shù)，由輸出端QC或QD就可以得到非對稱的除7輸出（林濤,巨永鋒.任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)方法[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2008(15):166-167），如圖6所示。

圖6 除7計(jì)數(shù)器原理圖

2.6 除8計(jì)數(shù)器

這只需要把輸出端QD（腳11）接到復(fù)位0輸入端R0(1)、R0(2)即可，從輸出端QC上得到非對稱的除8輸出，如圖7所示。

圖7 除8計(jì)數(shù)器原理圖

2.7 除9計(jì)數(shù)器

因?yàn)?的BCD代碼是1001，因此輸出端QA、QD必須分別接到復(fù)位零輸入端R0(1)、R0(2)（腳2和3上），在輸出端QD上得到非對稱的除9輸出，如圖7所示。

圖8 除9計(jì)數(shù)器原理圖

3 結(jié)語

本文利用74ls90設(shè)計(jì)了除2、除3…、直至除10計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)方案，通過了解這9個(gè)除法計(jì)算器的工作原理，讀者可以舉一反三，利用兩個(gè)或兩個(gè)以上的74ls90設(shè)計(jì)出除11包括除11以上的除法計(jì)數(shù)器方案，也就不是太困難。