設(shè)計過程

計數(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。在實現(xiàn)模M的計數(shù)器時，一般也是利用連續(xù)狀態(tài)進行順序轉(zhuǎn)換。但如要實現(xiàn)復(fù)雜狀態(tài)機，則需要充分了解計數(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，從而實現(xiàn)復(fù)雜狀態(tài)機。下面討論對計數(shù)器74LS161的功能進行擴展，實現(xiàn)非順序狀態(tài)轉(zhuǎn)換（圖2）。計數(shù)器狀態(tài)與符號的對照見表1.

表1 ?計數(shù)器狀態(tài)與符號的對照表

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脈沖到來時同時開始計數(shù)，當(dāng)（1）片循環(huán)至狀態(tài)S4時，會給（0）片一個置位信號，當(dāng)?shù)?個CP脈沖到來時，（0）片被置位狀態(tài)S7.之后，一直到第9個CP脈沖到來前，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CP脈沖到來時，（1）片和（0）片的狀態(tài)分別為S9和S8，此時，（1）片得到（0）片Q3端的置位信號，當(dāng)下一個CP脈沖到來時，（1）片和（0）片的狀態(tài)分別為S4和S9.在第10個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74LS161芯片實現(xiàn)的復(fù)雜狀態(tài)機。在圖3中，三個芯片的初始狀態(tài)均設(shè)為0，并且在CP脈沖到來時同時開始計數(shù)，當(dāng)?shù)?個CP脈沖到來后，實現(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，實現(xiàn)越復(fù)雜的狀態(tài)機，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)機電路圖

可能出現(xiàn)的問題

在實際的電路中，由于使用多個集成電路，可能會出現(xiàn)置0不可靠的情況，這是由多個觸發(fā)器的負載不同，置0時間也不完全相同引起的，此時需要在以上電路設(shè)計中做一些改進。另外，MSI與負載門電路的連接等問題，可以通過增加上拉電阻、接地電阻及電平轉(zhuǎn)換等措施解決。