采用74LS192设计的4、7进制计数器

电子设计基础 课程报告 设计题目 设计题目 4 7 进进制制计计数器数器设计设计 学生班级 学生班级 通信通信 0902 学生学号 学生学号 20095972 学生姓名 学生姓名 指导教师 指导教师 时时 间 间 2011 6 24 西南科技大学西南科技大学 信息工程学院信息工程学院 1 一 设计题目及要求 1 题题目 目 4 7 进进制制计计数器数器设计设计 采用 采用 74LS192 40192 2 要求 要求 a 数 数码码管管显显示状示状态态 b 用开关切 用开关切换换两种两种进进制 制 c 计计数脉冲由外部提供 数脉冲由外部提供 二 题目分析与方案选择 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 三 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 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 2 74LS192 功能表 74LS192 引脚图 二 显示译码器 1 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 3 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 U3 7447N A 7 B 1 C 2 D 6 OA 13 OD 10 OE 9 OF 15 OC 11 OB 12 OG 14 LT 3 RBI 5 BI RBO 4 4 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 74283 管脚图 5 74283 原理图 四 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 CP 2 利用 74LS192 通过清零法设计一个四进制计数器 状态图如下 0000 0001 0100 0011 0010 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 0001 00100011 0111011001010100 6 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 U7 74283N SUM 4 10 SUM 3 13 SUM 1 4 SUM 2 1 C4 9 B4 11 A4 12 B3 15 A3 14 B2 2 A2 3 B1 6 A1 5 C0 7 U8A 74LS136D U9B 74LS136D U10C 74LS136D U11D 74LS136D GND VCC 5V 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 接 4 进制计数器 接 7 进制计数器 接地 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 7 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 五 原理图 仿真图及结果分析 五 原理图 仿真图及结果分析 PCB 版图版图 原理图如下所示 仿真及结果分析仿真及结果分析 8 MULTISIM 仿真图 9 四进制波形 10 七进制波形 PCB 板排布 2 PCB 原理图如下 11 PCB 顶层 12 PCB 底层 13 总结 完成这次课程设计之后 我觉得自己在电子设计过程中收获 了很多 在这过程中我遇到了很多困难 在电路仿真时候 我 觉得原理图是正确的 但运行不出想要的结果 我把 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 于是我认为时芯片出了问题 找到老师说明了我的问题后 才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 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 在 PCB 板制作时 要对元 14 器件不断调整位置来使排版最佳 体会 通