設(shè)計(jì)過(guò)程

計(jì)數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換一般為順序轉(zhuǎn)換，電路也很成熟，例如S1→S2、S4→S5等。在實(shí)現(xiàn)模M的計(jì)數(shù)器時(shí)，一般也是利用連續(xù)狀態(tài)進(jìn)行順序轉(zhuǎn)換。但如要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜狀態(tài)機(jī)，則需要充分了解計(jì)數(shù)器的特性，利用置零端和置數(shù)端，完成非順序狀態(tài)轉(zhuǎn)換，例如S1→S0、S4→S6等，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜狀態(tài)機(jī)。下面討論對(duì)計(jì)數(shù)器74LS161的功能進(jìn)行擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)非順序狀態(tài)轉(zhuǎn)換（圖2）。計(jì)數(shù)器狀態(tài)與符號(hào)的對(duì)照見(jiàn)表1.

表1 ?計(jì)數(shù)器狀態(tài)與符號(hào)的對(duì)照表

圖2中，74LS161（0）片和74LS161（1）片的初始狀態(tài)均設(shè)為0，兩片在CP脈沖到來(lái)時(shí)同時(shí)開(kāi)始計(jì)數(shù)，當(dāng)（1）片循環(huán)至狀態(tài)S4時(shí)，會(huì)給（0）片一個(gè)置位信號(hào)，當(dāng)?shù)?個(gè)CP脈沖到來(lái)時(shí)，（0）片被置位狀態(tài)S7.之后，一直到第9個(gè)CP脈沖到來(lái)前，由于（1）片Q2端始終為1，故（0）片始終保持狀態(tài)S7.當(dāng)?shù)?個(gè)CP脈沖到來(lái)時(shí)，（1）片和（0）片的狀態(tài)分別為S9和S8，此時(shí)，（1）片得到（0）片Q3端的置位信號(hào)，當(dāng)下一個(gè)CP脈沖到來(lái)時(shí)，（1）片和（0）片的狀態(tài)分別為S4和S9.在第10個(gè)CP脈沖作用下，（1）片和（0）片的狀態(tài)分別為S4和S9.在第11個(gè)CP脈沖作用下，（1）片和（0）片的狀態(tài)分別為S4和S7，如此往復(fù)。這樣，兩片74LS161（1）片和（0）片并行輸出狀態(tài)變化為01000111→01010111→01100111→01110111→10000111→10011000→01001001→01000111，7種狀態(tài)非順序的轉(zhuǎn)換。

圖2 ?非順序狀態(tài)轉(zhuǎn)換電路

如實(shí)現(xiàn)非順序更多狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，就需要使用更多MSI芯片，圖3為使用三個(gè)74LS161芯片實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜狀態(tài)機(jī)。在圖3中，三個(gè)芯片的初始狀態(tài)均設(shè)為0，并且在CP脈沖到來(lái)時(shí)同時(shí)開(kāi)始計(jì)數(shù)，當(dāng)?shù)?個(gè)CP脈沖到來(lái)后，實(shí)現(xiàn)有效狀態(tài)循環(huán)000001001001→000001001010→000001001011→000001001100→000001001101→000001001110→000001001111→000001000000→000001010001→000001100010→000001110011→000010000100→000110010101→001010100110→001110110111→010011000111→000011011000→000001001001，為17種非順序狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。可見(jiàn)，實(shí)現(xiàn)越復(fù)雜的狀態(tài)機(jī)，轉(zhuǎn)換的非順序狀態(tài)越多，電路越復(fù)雜。

圖3 ?復(fù)雜狀態(tài)機(jī)電路圖

可能出現(xiàn)的問(wèn)題

在實(shí)際的電路中，由于使用多個(gè)集成電路，可能會(huì)出現(xiàn)置0不可靠的情況，這是由多個(gè)觸發(fā)器的負(fù)載不同，置0時(shí)間也不完全相同引起的，此時(shí)需要在以上電路設(shè)計(jì)中做一些改進(jìn)。另外，MSI與負(fù)載門(mén)電路的連接等問(wèn)題，可以通過(guò)增加上拉電阻、接地電阻及電平轉(zhuǎn)換等措施解決。