MSI可編程計(jì)數(shù)器74LS161是同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，常規(guī)使用方法是構(gòu)成各種不同進(jìn)制的加法計(jì)數(shù)器。如果進(jìn)行非常規(guī)使用，改變其使用方向，就可進(jìn)一步發(fā)揮其功能和作用，因此，擴(kuò)展專(zhuān)用集成電路的應(yīng)用領(lǐng)域是一項(xiàng)有實(shí)際意義的研究。

分析了扭環(huán)形計(jì)數(shù)器工作時(shí)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程和MSI可編程計(jì)數(shù)器74LS161的邏輯功能，提出了采用74LS161構(gòu)成扭環(huán)形計(jì)數(shù)器一些新的設(shè)計(jì)方案及幾種邏輯修改方法。

1、基本原理

4位MSI可編程同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS161的真值表如表1所示。其中EP、ET為計(jì)數(shù)控制端，/LD為預(yù)置數(shù)控制端，D0、D1、D2、D3為預(yù)置數(shù)輸入端，/RD為異步置零控制端，CP為計(jì)數(shù)脈沖輸入端，D0、D1、D2、D3為狀態(tài)輸出端，C為進(jìn)位輸出端，“×”表示任意值。

由表1可知，在/RD=1條件下，74LS161可編程計(jì)數(shù)器由EP、ET及/LD控制，具有計(jì)數(shù)、預(yù)置數(shù)和保持3種功能。

表1 ?74LS161可編程計(jì)數(shù)器的真值表

將可編程計(jì)數(shù)器74LS161的狀態(tài)輸出反饋到預(yù)置數(shù)輸入端，實(shí)現(xiàn)“次態(tài)=預(yù)置數(shù)”的時(shí)序關(guān)系并進(jìn)行自啟動(dòng)邏輯修改設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)扭環(huán)形計(jì)數(shù)器自啟動(dòng)設(shè)計(jì)。

則可實(shí)現(xiàn)由Q3向Q0方向移位操作的移位型計(jì)數(shù)功能，即扭環(huán)形計(jì)數(shù)功能，其狀態(tài)變化過(guò)程如圖1所示。

圖1 ?扭環(huán)形計(jì)數(shù)器的狀態(tài)變化過(guò)程

圖2為4位扭環(huán)形計(jì)數(shù)器的有效狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，1000、1100、1110、1111、0111、0011、0001、0000等8個(gè)狀態(tài)為有效狀態(tài)，其余的24－8=8個(gè)冗余狀態(tài)為無(wú)效狀態(tài)。

圖2 ?4位扭環(huán)形計(jì)數(shù)器有效狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

式（1）為不能自啟動(dòng)時(shí)74LS161各預(yù)置數(shù)輸入端激勵(lì)函數(shù)的邏輯表達(dá)式，對(duì)其中任何一位預(yù)置數(shù)輸入端激勵(lì)函數(shù)進(jìn)行邏輯修改，可實(shí)現(xiàn)扭環(huán)形計(jì)數(shù)器的自啟動(dòng)設(shè)計(jì)。

2、自啟動(dòng)設(shè)計(jì)的預(yù)置數(shù)輸入端激勵(lì)函數(shù)邏輯修改方案

2.1、D3=f（Q3，Q2，Q1，Q0），D2=Q3n，D1=Q2n，D0=Q1n時(shí)，邏輯修改Q3位激勵(lì)函數(shù)做出D3的卡諾圖，由圖2所示的4位扭環(huán)形計(jì)數(shù)器有效狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖在所有表示有效狀態(tài)的小格內(nèi)填第1位次態(tài)值、剩余表示無(wú)關(guān)項(xiàng)的小格內(nèi)填×值，并畫(huà)包圍圈最小化求解（見(jiàn)圖3）。

由圖3畫(huà)出無(wú)效狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（見(jiàn)圖4），所設(shè)計(jì)的電路不能自啟動(dòng)，需在卡諾圖上修改求D3包圍圈的圈法。

圖3 ?D3的卡諾圖及求解化簡(jiǎn)

圖4 ?設(shè)計(jì)電路無(wú)效狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖