如何设计74LS192与74LS193构成的十进制计数器?
一、分析与方案选择
(一)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。
(二)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。
二、主要元器件介绍 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、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
1、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)。
2、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
1、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。
2、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。
三、电路设计及计算
四、原理图、仿真图及结果分析、PCB版图
(一)原理图如下所示:
(二)仿真及结果分析:
(三)PCB板排布
1、PCB原理图如下:
2、PCB顶层
3、PCB底层
五、总结
1、在电路仿真时候,觉得原理图是正确的,但运行不出想要的结果,把74LS192换成了同样是计数器的74LS161,结果可以实现4、7进制的转换,知道是这个芯片本身特点,要根据它自身的性质来修改原理图;
2、还有,接地的标号中要把Net选项选为GND,不然在PCB制作中将没有接地这一个选项出现;
3、在PCB板制作时,要对元器件不断调整位置来使排版最佳。
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