计数器/状态机怎么设置初始循环码

Question

想要通过输入信号设置初始循环码，在时钟信号来之前输出为设置的初始循环码，之后输出再循环。
比如设计了2位二进制计数器，可以在00、01、10、11之间循环，但是计数器无论通过集成芯片还是触发器，初始状态都是00，在时钟信号来之前都是00。想请问如何通过输入常值信号设置初始状态，比如输入10，计数器则在10、11、00、01之间循环

Answer 1

以下内容来自GPT 4：
实现通过输入信号设置初始循环码的计数器，可以通过在计数器设计中加入同步或异步置位/清零（set/reset）功能来实现。具体实现方式取决于你是通过硬件集成电路（如TTL或CMOS计数器芯片）还是通过触发器（如D触发器、JK触发器）来构建计数器。以下是一些基本的实现思路：

使用集成电路计数器

如果你使用的是集成电路计数器芯片，比如74系列的计数器，很多计数器芯片都有预置（preset）或清零（clear）引脚。通过这些引脚可以实现将计数器设置到某个初始状态。具体方法是：

1. 预置输入：设计一个逻辑电路，将你的初始状态信号转换成计数器能接受的预置信号。这可能需要使用一些逻辑门电路来实现。
2. 控制引脚：在时钟信号到来之前，激活计数器的预置或清零引脚，将计数器设置到你希望的初始状态。这可能需要一个控制逻辑来确保时序正确。

使用触发器构建的计数器

如果你是通过触发器来自行构建计数器，可以在设计中直接加入异步或同步置位/清零逻辑：

1. 异步置位/清零：这种方法允许你在任何时刻立即将计数器置为某个特定状态，不受时钟信号的影响。你可以通过设置触发器的置位（set）或清零（reset）输入来实现。例如，对于一个D触发器，可以添加额外的逻辑门来控制其置位和清零输入，从而在时钟周期开始之前设定计数器的初始值。

2. 同步置位/清零：如果你希望在时钟信号的控制下改变初始状态，可以设计一个同步置位/清零逻辑。这通常涉及到更复杂的电路设计，因为你需要确保在时钟信号的正确相位将计数器设置到特定状态。

设计示例

假设有一个2位的二进制计数器，你可以使用两个JK触发器来构建。为了设置初始循环码，可以这样设计：

• 使用两个JK触发器，每个触发器控制一位。
• 为每个触发器添加异步置位（set）和清零（reset）输入，这些输入连接到一个小的控制电路，该电路可以根据外部给定的初始状态信号来激活相应的置位或清零。
• 控制电路可以是简单的逻辑门电路，根据输入信号决定是激活置位还是清零引脚。

在设计时，重要的是确保初始状态设置逻辑不会在计数器开始计数后干扰正常的计数操作。这可能需要添加一些额外的逻辑来在第一个时钟脉冲到来后禁用初始状态设置逻辑。