利用74LS161计数器芯片分别实现模12，模20的计数器，并在QuartusⅡ上进行仿真

一.74LS161芯片基本功能介绍

74LS161就是一颗用来实现带置位功能的4比特16进制计数芯片。下图是74161芯片的相关信息。
结合下图我们可以看出：

• TC为进位输出端，TC=Q0,Q1,Q2,Q3,CET相与，即只有在CET为1，且计数状态为1111时，TC才为高，并产生进位信号。
• CP为计数脉冲输入端，上升沿有效。
• MR为异步清0端，低电平有效，只要MR=0，就有Q0,Q1,Q2,Q3为0，与CP信号无关。
• PE为同步预置端，低电平有效，当MR=1，PE=0，在CP上升沿到来的时候，才能将数据输入端D1D2D3D4的数据置入并在输出端输出，即Q1Q2Q3Q4=D1D2D3D4
• CET,CEP为计数器允许控制端，高电平有效，只有当MR和PE为1，CET,CEP也为1时，计数器才开始工作。
• 当MR和PE为1，且CET,CEP中有一个为低电平时，计数器处于保持状态。

下图是74161芯片的内部结构图，从图中可以看到，161芯片内部主要包括一个4比特计数器和一个并行置数电路， 另外还有2个逻辑门用于工作使能和进位控制。

下图是74161芯片的内部结构图，从图中可以看到，161芯片内部主要包括一个4比特计数器和一个并行置数电路， 另外还有2个逻辑门用于工作使能和进位控制。

74LS161芯片的工作逻辑真值表和工作时序如下图所示

二.利用74LS161计数器芯片实现模12的计数器

设计要求：

1. 用161计数器芯片，设计一个M=12的计数器
2. 上电后，对CLK信号，从0顺序计数到11，然后回绕到0
3. 当计数值为11的CLK周期，溢出信号OV输出一个高电平，其他周期OV信号输出0
4. 用波形仿真观察电路结果

设计思路：

要实现模12的计数器，及从0到11，现在QD为高位，及从0000到1011，然后复位，再从0000开始循环计数。因为在一个计数周期中，QA,QB,QD都为1的时候只有在1011的时候才会出现，故利用这个特点，使QA,QB,QD相与非得到0，并把这个信号输入到LDN端，使计数器置位回到0000的初始状态，并且OV端会输出高电平，表示一个计时周期的结束。
电路逻辑设计如下：

用QuartusⅡ进行功能性仿真后得：

用QuartusⅡ进行时序性仿真后得：

可见，时序仿真对信号的响应有一定的延迟。

三.利用74LS161计数器芯片实现模20的计数器

设计要求：

1. 用161计数器芯片，设计一个M=20的计数器， 可以用多片
2. 上电后，对CLK信号，从0顺序计数到19，然后回绕到0
3. 当计数值为19的CLK周期，溢出信号OV输出一个高电平，其他周期OV信号输出0
4. 用波形仿真观察电路结果

设计思路：

因为一片161最大只能实现模16的计数功能，故要用两片161芯片级联来实现这个功能，那么首先要解决的问题是如何使两个161芯片协同工作呢，即要使第一片计数从0到15，然后再激活第二个芯片开始工作，这里把低位片的溢出端RCO,接到高位片的LND端，而使ENT端常为1，这样当低位片一个周期计数结束之后，RCO产生高电平，会使高位片开始工作，即高位片输出0001，但是下一个脉冲到来的时候，RCO就会变为低电平，此时高位片进入保持状态，保持0001的状态，直到00010011，然后复位开始下一个周期的循环。那么如何复位呢？
设两个芯片的八个输出位分别为QH,QG,QF,QE,QD,QC,QB,QA(从高位到低位)计数周期为00000000到00010011（0到19），通过观察发现只有在一个周期结束的时候才会出现QA,QB,QE同时为1的情况，故可利用这一特性，让3个信号相与非（得0）接到两个161芯片的LND端，实现两个计数器的复位。
电路逻辑设计如下：

用QuartusⅡ进行功能性仿真后得：

用QuartusⅡ进行时序性仿真后得：