基于74LS192千進制可逆計數(shù)器的設(shè)計與研究

吳勇靈，朱增輝，楊 潔，劉樹平，王文江

（ 黔南民族師范學(xué)院 物理與電子科學(xué)系，都勻 558000）

0 引言

計數(shù)器是一個用以實現(xiàn)計數(shù)功能的時序部件，它主要用于時鐘脈沖計數(shù)、數(shù)字系統(tǒng)的定時、分頻和執(zhí)行數(shù)字運算以及其他特定的邏輯功能，在科研、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各個領(lǐng)域中具有重要的作用。本文以74LS192十進制可逆計數(shù)器為核心器件，結(jié)合中小規(guī)模的集成芯片，用兩種方法設(shè)計了千進制可逆計數(shù)器，可以用于個人企業(yè)在生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品自動計數(shù)；同時也可以用于教室、閱覽室、中小規(guī)模超市的人數(shù)統(tǒng)計等。

1 74LS192簡介

74LS192是同步十進制可逆計數(shù)器，具有同步預(yù)置數(shù)端和異步清零端，可以直接級聯(lián)而無需外接電路，借位和進位兩輸出端可級聯(lián)遞增計數(shù)和遞減計數(shù)，使用方便。功能表如表1所示。

表1 74LS192功能表

2 千進制可逆計數(shù)器的工作原理

千進制可逆計數(shù)器是在十進制可逆計數(shù)器的基礎(chǔ)上，通過三位十進制可逆計數(shù)器級聯(lián)實現(xiàn)千進制可逆計數(shù)器的。在進行加法計數(shù)時，當(dāng)?shù)臀幌蚋呶贿M“1”時，進位輸出端輸出低電平；在減法計數(shù)中，當(dāng)?shù)臀幌蚋呶唤琛?”時，借位輸出端輸出低電平。

3 千進制可逆計數(shù)器的設(shè)計

3.1 千進制可逆計數(shù)器設(shè)計一

該設(shè)計方法電路圖如圖1所示，主要由3個 74LS192、1個 74LS86、3個 74LS47和 1個74LS08等構(gòu)成。

說明：1）U3為個位片，實現(xiàn)個位數(shù)的加減計數(shù)功能，U2為十位片，實現(xiàn)十位數(shù)的加減計數(shù)功能，U1為百位片，實現(xiàn)百位數(shù)的加減計數(shù)功能。

2）U3只要有采集信號（即計數(shù)脈沖）過來，其狀態(tài)就會發(fā)生翻轉(zhuǎn)。

3）“J3”接高電平，“J2”采集信號（即計數(shù)脈沖）為加法計數(shù)，當(dāng)U3為9（即1001）時，下一個采集信號（即計數(shù)脈沖）過來時，向U2進“1”，U2的狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)；當(dāng)U3、U2均為“9”（即1001）時，下一個采集信號過來， U2向U3進“1”，U3狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)。

4）“J2”接高電平時，“J3”采集信號（即計數(shù)脈沖）為減法計數(shù)，當(dāng)U3為0（即0000）時，下一個采集信號（即計數(shù)脈沖）過來時，向U2借“1”，U2的狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)；當(dāng)U3、U2均為“0”（即0000）時，下一個采集信號過來， U2向U1借“1”，U1狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)。

5）“J1”為復(fù)位開關(guān)，當(dāng)其使74LS192的“CLE”端與電源接通時，計數(shù)器全部復(fù)位。

6）應(yīng)用：（1）當(dāng)用于產(chǎn)品計數(shù)時，“J3”接高電平，“J2”接上光電開關(guān)等用于采集產(chǎn)品信號；（2）當(dāng)用于教室、閱覽室、中小規(guī)模的超市等單門進出的人數(shù)統(tǒng)計時，“J2”、“J3”分別接熱釋電紅外線傳感器或超聲波傳感器等，且從外向里依次為“J2”、“J3”，同時在安裝過程中要注意兩個傳感器間的距離，保證人員進出時能同時采集到信號。

3.2 千進制可逆計數(shù)器設(shè)計二

該設(shè)計方法的電路圖如圖2所示，主要由6個74LS192、3個74LS47構(gòu)成。

說明：1）U1、U4實現(xiàn)個位數(shù)的加減計數(shù)功能；U2、U5實現(xiàn)十位數(shù)的加減計數(shù)功能；U3、U6實現(xiàn)百位數(shù)的加減計數(shù)功能。

2）“J1”為加法計數(shù)信號采集端，“J2”為減法計數(shù)信號采集端，“J3”為復(fù)位開關(guān)。

3）個位、十位、百位計數(shù)器的翻轉(zhuǎn)情況與設(shè)計方法一相同。

4）應(yīng)用：（1）當(dāng)用于產(chǎn)品計數(shù)時，“J1”用于采集產(chǎn)品信號?！癑2”要接低電平，避免出現(xiàn)干擾信號，造成計數(shù)錯誤發(fā)生。（2）當(dāng)用于教室、閱覽室、中小規(guī)模超市等的人數(shù)統(tǒng)計時，要保證進出門分開，“J1”為進門信號采集端，即只要有一個人從“J1”出進入室內(nèi)，計數(shù)器進行加“1”；“J2”為出門信號采集端，即只要有一個人從“J2”走出室內(nèi)，計數(shù)器進行減“1”計數(shù)。

圖1 千進制計數(shù)器設(shè)計方法一電路圖及仿真原理圖

圖2 千進制計數(shù)器設(shè)計方法二電路圖及仿真原理圖

4 結(jié)論

這兩種方法設(shè)計的千進制可逆計數(shù)器的工作原理相同，均可用于產(chǎn)品計數(shù)及人數(shù)統(tǒng)計等。不同的是：1）在教室、閱覽室、中小規(guī)模超市的人數(shù)統(tǒng)計時，方法一使用于單門進出；方法二使用于進出門分開的人數(shù)統(tǒng)計。2）方法一使用的計數(shù)器是方法二的一半，但需要增加異或門及與門電路。3）方法一擴展到萬進制以上的計數(shù)器時使用的異或門和與門就要增多，連線較復(fù)雜；而方法二只增加計數(shù)器就可實現(xiàn)，并且連線簡單方便。

[1]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京: 高等教育出版社,1998.

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