基于74LS161的扭环形计数器自启动设计
msi可编程计数器74ls161是同步二进制加法计数器，常规使用方法是构成各种不同进制的加法计数器。如果进行非常规使用，改变其使用方向，就可进一步发挥其功能和作用，因此，扩展专用集成电路的应用领域是一项有实际意义的研究。
分析了扭环形计数器工作时的状态转换过程和msi可编程计数器74ls161的逻辑功能，提出了采用74ls161构成扭环形计数器一些新的设计方案及几种逻辑修改方法。
1、基本原理 4位msi可编程同步二进制加法计数器74ls161的真值表如表1所示。其中ep、et为计数控制端，/ld为预置数控制端，d0、d1、d2、d3为预置数输入端，/rd为异步置零控制端，cp为计数脉冲输入端，d0、d1、d2、d3为状态输出端，c为进位输出端，“×”表示任意值。
由表1可知，在/rd=1条件下，74ls161可编程计数器由ep、et及/ld控制，具有计数、预置数和保持3种功能。
表1 74ls161可编程计数器的真值表
将可编程计数器74ls161的状态输出反馈到预置数输入端，实现“次态=预置数”的时序关系并进行自启动逻辑修改设计，可实现扭环形计数器自启动设计。
则可实现由q3向q0方向移位操作的移位型计数功能，即扭环形计数功能，其状态变化过程如图1所示。
图1 扭环形计数器的状态变化过程
图2为4位扭环形计数器的有效状态转换图，1000、1100、1110、1111、0111、0011、0001、0000等8个状态为有效状态，其余的24－8=8个冗余状态为无效状态。
图2 4位扭环形计数器有效状态转换图
式（1）为不能自启动时74ls161各预置数输入端激励函数的逻辑表达式，对其中任何一位预置数输入端激励函数进行逻辑修改，可实现扭环形计数器的自启动设计。
2、自启动设计的预置数输入端激励函数逻辑修改方案 2.1、d3=f（q3，q2，q1，q0），d2=q3n，d1=q2n，d0=q1n时，逻辑修改q3位激励函数做出d3的卡诺图，由图2所示的4位扭环形计数器有效状态转换图在所有表示有效状态的小格内填第1位次态值、剩余表示无关项的小格内填×值，并画包围圈最小化求解（见图3）。
由图3画出无效状态的状态转换图（见图4），所设计的电路不能自启动，需在卡诺图上修改求d3包围圈的圈法。
图3 d3的卡诺图及求解化简
图4 设计电路无效状态的状态转换图
1）修改方案1：在d3的卡诺图上改变包围圈的圈法，如图5所示。画出逻辑修改后无效状态的状态转换图如图6所示，所设计的电路有自启动功能。
图5 d3的卡诺图求解化简的修改方案1
图6 修改方案1无效状态的状态转换图
由图5得d3的最小化激励函数为
由式（3）及式（1）可画出所设计自启动4位扭环形计数器的逻辑图。
2）修改方案2：在d3的卡诺图上改变包围圈的圈法，如图7所示。画出逻辑修改后无效状态的状态转换图，如图8所示，所设计的电路有自启动功能。
3、结语 基于74ls161的扭环形计数器自启动设计技术，提出了采用msi器件设计扭环形计数器的方法，该方法具有实际应用意义。
将可编程计数器74ls161的状态输出反馈到预置数输入端，实现“次态=预置数”的时序关系，并进行自启动逻辑修改，进行扭环形计数器设计，可简化电路的设计过程。
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分析了扭环形计数器工作时的状态转换过程和msi可编程计数器74ls161的逻辑功能，提出了采用74ls161构成扭环形计数器一些新的设计方案及几种逻辑修改方法。
1、基本原理 4位msi可编程同步二进制加法计数器74ls161的真值表如表1所示。其中ep、et为计数控制端，/ld为预置数控制端，d0、d1、d2、d3为预置数输入端，/rd为异步置零控制端，cp为计数脉冲输入端，d0、d1、d2、d3为状态输出端，c为进位输出端，“×”表示任意值。
由表1可知，在/rd=1条件下，74ls161可编程计数器由ep、et及/ld控制，具有计数、预置数和保持3种功能。
表1 74ls161可编程计数器的真值表
将可编程计数器74ls161的状态输出反馈到预置数输入端，实现“次态=预置数”的时序关系并进行自启动逻辑修改设计，可实现扭环形计数器自启动设计。
则可实现由q3向q0方向移位操作的移位型计数功能，即扭环形计数功能，其状态变化过程如图1所示。
图1 扭环形计数器的状态变化过程
图2为4位扭环形计数器的有效状态转换图，1000、1100、1110、1111、0111、0011、0001、0000等8个状态为有效状态，其余的24－8=8个冗余状态为无效状态。
图2 4位扭环形计数器有效状态转换图
式（1）为不能自启动时74ls161各预置数输入端激励函数的逻辑表达式，对其中任何一位预置数输入端激励函数进行逻辑修改，可实现扭环形计数器的自启动设计。
2、自启动设计的预置数输入端激励函数逻辑修改方案 2.1、d3=f（q3，q2，q1，q0），d2=q3n，d1=q2n，d0=q1n时，逻辑修改q3位激励函数做出d3的卡诺图，由图2所示的4位扭环形计数器有效状态转换图在所有表示有效状态的小格内填第1位次态值、剩余表示无关项的小格内填×值，并画包围圈最小化求解（见图3）。
由图3画出无效状态的状态转换图（见图4），所设计的电路不能自启动，需在卡诺图上修改求d3包围圈的圈法。
图3 d3的卡诺图及求解化简
图4 设计电路无效状态的状态转换图
1）修改方案1：在d3的卡诺图上改变包围圈的圈法，如图5所示。画出逻辑修改后无效状态的状态转换图如图6所示，所设计的电路有自启动功能。
图5 d3的卡诺图求解化简的修改方案1
图6 修改方案1无效状态的状态转换图
由图5得d3的最小化激励函数为
由式（3）及式（1）可画出所设计自启动4位扭环形计数器的逻辑图。
2）修改方案2：在d3的卡诺图上改变包围圈的圈法，如图7所示。画出逻辑修改后无效状态的状态转换图，如图8所示，所设计的电路有自启动功能。
3、结语 基于74ls161的扭环形计数器自启动设计技术，提出了采用msi器件设计扭环形计数器的方法，该方法具有实际应用意义。
将可编程计数器74ls161的状态输出反馈到预置数输入端，实现“次态=预置数”的时序关系，并进行自启动逻辑修改，进行扭环形计数器设计，可简化电路的设计过程。
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