基于74ls192设计4/7进制计数器详解

　　由题目及其要求分析可知，首先要使用74LS192或40192设计一个4进制计数器和一个7进制计数器，然后通过数码管来显示状态。两种进制间的切换可以通过一个单刀双掷开关来实现。其重点和难点在于设计一个4进制计数器和一个7进制计数器。

　　通过分析74LS192和40192的特点，发现可以使用清零法来设计一个4进制计数器，而7进制则不能直接通过置数或者清零获得。因此我选择采用置数法将74LS192或40192设计的从0到7的8进制计数器改装为从1到7的计数器，然后再通过一个减法器使从1到7的计数器变为从0到6的7进制计数器。而减法器可以使用集成加法器和四个异或门来实现。

　　在本课程设计中，主要用到了74LS192计数器、7447译码器、74LS00与非门、7408与门、74LS136异或门、74283加法器、七段数码显示器和一个单刀双掷开关等元器件。

　　一、十进制同步可逆计数器74LS192 功能如下：

　　1、异步清零。74LS192的输入端异步清零信号CR，高电平有效。仅当CR=1时，计数器输出清零，与其他控制状态无关。

　　2、异步置数控制。LD非为异步置数控制端，低电平有效。当CR=0，LD非=0时，D1D2D3D4被置数，不受CP控制。

　　3、加法计数器，当CR和LD非均无有效输入时，即当CR=0、LD非=1，而减数计数器输入端CPd为高电平，计数脉冲从加法计数端CPu输入时，进行加法计数；当CPd和CPu条件互换时，则进行减法计数。 4. 保持。当CR=0、LD非=1（无有效输入），且当CRd=CPu=1时，计数器处于保持状态。

　　5、进行加计数，并在Q3、Q0均为1、CPu=0时，即在计数状态为1001时，给出一进位信号。进行减计数，当Q3Q2Q1Q0=0000，且CPd=0时，BO非给出一错位信号。这就是十进制的技术规律。

　　在设计过程中，我主要利用74LS192的计数功能，通过置数法和清零法将其改造为一个4进制计数器和一个7进制计数器。

　　

　　

　　二、显示译码器

　　七段数码显示器

　　七段式数码显示器是目前使用最广泛的一种数码显示器。这种数码显示器有分布在同一平面的七段可发光的线段组成，可用来显示数字、文字、符号。最常用的七段数码显示器有半导体数码管和液晶显示器两种。根据发光二极管的连接形式不同，分为共阴极显示器和共阳极显示器（如图）。共阴极显示器将七个发光二极管的阴极连接在一起，作为公共端。在电路中，将公共端接于低电平，将某段二极管的阳极为高电平时，相应段发光。共阳极的显示方式和共阴极相反。

　　

　　三、7447显示译码器

　　七段显示器译码器把输入的BCD码，翻译成驱动七段LED数码管各对应段所需的电平。七段显示译码器7447是一种与共阴极数字显示器配合使用的集成译码器。它用于对十进制数的8421BCD码进行译码，以驱动七段显示器显示十进制数字。其输入为8421BCD码，输出高电平有效，可直接驱动阴极显示器，其功能表和7448的功能表一样如图所示，表中10~15六个状态一般不用。除了译码输入、输出外，7447还有三个辅助控制端，以增强器件功能。

　　

　　

　　四、74283加法器

　　每一位的进位信号送给高位作为输入信号，因此，任一位的加法运算必须在低一位的运算完成之后才能进行，这种进位方式成为串行进位，这种加法器的逻辑电路较为简单。

　　

　　

　　五、电路设计及计算

　　1、选择一个方波信号发生器作为输入信号源；

　　

　　2、利用74LS192，通过清零法设计一个四进制计数器，状态图如下：

　　

　　3、利用74S192通过置数法设计一个从1到7的计数器，状态图如下：

　　

　　然后通过减法器在每一个状态的基础上减去一个1，从而实现一个7进制计数器。

　　减法器电路如图所示

　　

　　4、通过一个单刀双掷开关控制信号源，从而进行四进制和七进制之间的转换。

　　

　　5、进行四进制计数时，在74LS192后面接一个7447显示译码管，将8421BCD码转换成十进制，最后通过一个七段显示数码管来显示数据输出状态。

　　6、在进行七进制计数时，用40192进行置数法计数，预置数为0001，计数到1000后反馈到置数端，循环计数，后面接一个74238加法器构成的减法器，使输出显示数字在0000~0110之间计数，在经过7447译码管将其转化为十进制数0~6，从而实现七进制计数器功能。

　　六、原理图、仿真图及结果分析、PCB版图

　　原理图如下所示：

　　

　　仿真及结果分析

　　

　　

　　

　　七、PCB板排布

　　1、PCB原理图如下

　　

　　pcb板顶层

　　

　　PCB板底层