MSI可編程計數(shù)器74LS161是同步二進制加法計數(shù)器，常規(guī)使用方法是構(gòu)成各種不同進制的加法計數(shù)器。如果進行非常規(guī)使用，改變其使用方向，就可進一步發(fā)揮其功能和作用，因此，擴展專用集成電路的應用領域是一項有實際意義的研究。

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

1、基本原理

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

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

表1 ?74LS161可編程計數(shù)器的真值表

將可編程計數(shù)器74LS161的狀態(tài)輸出反饋到預置數(shù)輸入端，實現(xiàn)“次態(tài)=預置數(shù)”的時序關(guān)系并進行自啟動邏輯修改設計，可實現(xiàn)扭環(huán)形計數(shù)器自啟動設計。

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

圖1 ?扭環(huán)形計數(shù)器的狀態(tài)變化過程

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

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

式（1）為不能自啟動時74LS161各預置數(shù)輸入端激勵函數(shù)的邏輯表達式，對其中任何一位預置數(shù)輸入端激勵函數(shù)進行邏輯修改，可實現(xiàn)扭環(huán)形計數(shù)器的自啟動設計。

2、自啟動設計的預置數(shù)輸入端激勵函數(shù)邏輯修改方案

2.1、D3=f（Q3，Q2，Q1，Q0），D2=Q3n，D1=Q2n，D0=Q1n時，邏輯修改Q3位激勵函數(shù)做出D3的卡諾圖，由圖2所示的4位扭環(huán)形計數(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、剩余表示無關(guān)項的小格內(nèi)填×值，并畫包圍圈最小化求解（見圖3）。

由圖3畫出無效狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（見圖4），所設計的電路不能自啟動，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

圖4 ?設計電路無效狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖