基于74LS192的任意進制計數(shù)器的設計

【摘要】利用集成二、十進制計數(shù)器采用置數(shù)法、置零法設計任意進制計數(shù)器，分析設計方法，給出設計案例。以集成計數(shù)器74LS192為例，運用置零法和置數(shù)法設計八進制計數(shù)器和二十四進制計數(shù)器，來講述任意進制計數(shù)器的設計原理與基本方法。

【關鍵詞】集成計數(shù)器;任意進制計數(shù)器的設計;置數(shù)法;置零法

一、引言

數(shù)字系統(tǒng)中的時序電路中，使用最多的電路就是計數(shù)器，計數(shù)器不僅能用于對時鐘脈沖計數(shù)，還可以用于分頻、定時、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖和脈沖序列以及進行數(shù)字運算等。集成計數(shù)器是運用的最為廣泛的一種時序部件。集成計數(shù)器的種類非常多樣，如果按計數(shù)器中數(shù)字的編碼方式分類，可分為二進制計數(shù)器，十進制計數(shù)器等。集成計數(shù)器中，二進制和十進制計數(shù)器比較多見，對于任意進制計數(shù)器， 通常利用現(xiàn)有的二、十進制計數(shù)器通過反饋清零或反饋置數(shù)來實現(xiàn)。任意進制計數(shù)器在控制系統(tǒng)中經(jīng)常使用， 是數(shù)字電子技術教學的重點內(nèi)容之一， 也是學生設計性實驗的難點之一，以下就以集成計數(shù)器74LS192為例，介紹在已有的計數(shù)器基礎上設計任意進制計數(shù)器的方法。

二、設計依據(jù)及舉例

1.74LS192的管腳圖

74LS192是同步十進制可逆計數(shù)器，它由四個主從 T觸發(fā)器和一些門電路組成。具有雙時鐘輸入、清零、保持、并行置數(shù)、加計數(shù)、減計數(shù)等功能。圖1為74LS192的管腳圖。

圖1 74LS192的管腳圖

圖1中：CLR是清零端，高電平有效;UP是遞加計數(shù)脈沖輸入端;DOWN是遞減計數(shù)脈沖輸入端;～LOAD是置數(shù)控制端，低電平有效;～CO是進位輸出端;～BO是借位輸出端。ABCD是置數(shù)端口。

2.任意進制計數(shù)器M小于N的情況

假定已有的是N進制計數(shù)器，需要得到的是M進制計數(shù)器。這時就有M小于N和M大于N兩種情況。

例題為用74LS192設計一個八進制計數(shù)器：

在N進制的計數(shù)器的計數(shù)順序中，使計數(shù)器的計數(shù)狀態(tài)跳過N-M的狀態(tài)，就可以得到M進制計數(shù)器，如例，74LS192是一個十進制計數(shù)器，如想得到八進制計數(shù)器，輸出狀態(tài)QAQBQCQD需要從0000—1110狀態(tài)，跳過0001及1001這兩個狀態(tài)。實現(xiàn)跳躍的方法有置零法和置數(shù)法這兩個方法。

置零法的方式為在輸入第M個計數(shù)脈沖CP后，利用計數(shù)器當前的輸出狀態(tài)SM進行譯碼產(chǎn)生清零信號加到清零端上，使計數(shù)器清零，即實現(xiàn)了M進制計數(shù)器。在計數(shù)器的有效循環(huán)中不包括狀態(tài)SM，所以狀態(tài)SM只在極短的時間內(nèi)出現(xiàn)稱為過渡狀態(tài)。對于本例題來說，在輸入第八個時鐘脈沖后，當前的輸出狀態(tài)QAQBQCQD為0001，通過計數(shù)器輸出端QD的高電平信號給CLR清零端，將計數(shù)器置零，回到0000狀態(tài)。根據(jù)以上原理設計出的邏輯圖如圖2所示。

圖2

置數(shù)法方式為通過給計數(shù)器置入某個數(shù)值的方法跳躍N-M的狀態(tài)，從而獲得M進制計數(shù)器，這種方法適用于有預置數(shù)功能的集成計數(shù)器。對于本例題來說，QAQBQCQD=0001狀態(tài)與非門譯碼產(chǎn)生～LOAD=0的低電平信號，下一個時鐘脈沖信號到來時將置數(shù)端ABCD=0000狀態(tài)置入，跳過0001及1001這兩個狀態(tài)因而就實現(xiàn)了八進制。設計出的邏輯圖如圖3所示。

圖3

3.任意進制計數(shù)器M大于N的情況

例題為用74LS192設計一個24進制的計數(shù)器。

設計任意進制計數(shù)器M大于N的情況時必須要使用兩個以上的N進制集成電路進行組合來完成M進制計數(shù)器的設計，各個集成電路之間的連接方式可分為串行進位，并行進位，整體置零，整體置數(shù)等幾種方法。

圖4

整體置零法就是將兩片N進制計數(shù)器級聯(lián)成大于M進制的計數(shù)器，然后在計數(shù)器輸出到達M狀態(tài)時，通過輸出狀態(tài)譯碼出清零信號同時送達兩個計數(shù)器的清零端，使兩個計數(shù)器同時清零，從而實現(xiàn)M進制，此方法類似于M小于N的置零法原理。對于74LS192來說，就是在兩片集成計數(shù)器輸出端QAQBQCQD到達0010（第一片低位）0100（第二片高位）狀態(tài)時，譯出清零信號同時送到兩個計數(shù)器的清零端。根據(jù)以上設計原理設計出下面的邏輯電路圖（圖4）。

整體置數(shù)法的工作原理等同于M小于N的置數(shù)法原理，首先就是將兩片N進制計數(shù)器聯(lián)成大于M進制的計數(shù)器，然后選定所設計的M進制狀態(tài)，譯碼出置數(shù)端的有效工作信號，使N進制計數(shù)器置入置數(shù)輸入端規(guī)定的信號，跳過剩余的不用的狀態(tài)，從而實現(xiàn)M進制。用整體置數(shù)法使兩片74LS192完成24進制的設計方法可以參考M小于N的置數(shù)法以及以上的設計例題。

三、結束語

對于有置數(shù)端的集成計數(shù)器置數(shù)法和置零法均可使用，有的集成計數(shù)器只有清零端，這時就要認真考慮怎樣將清零信號送達清零端。在數(shù)字電子技術的學習中，要深入了解集成電路的工作原理，充分理解集成電路的功能表，就可能靈活應用集成電路，給我們的學習帶來最大的幫助，完成準確高效的電路設計。

參考文獻

[1]閻石.數(shù)字電子技術基礎[M].5版.北京：高等教育出版社，2006.

[2]林濤.巨永鋒.任意進制計數(shù)器設計方法[J].現(xiàn)代電子技術，2008.

作者簡介：張博霞（1974—），女，陜西西安人，工程師 ，主要從事電子技術實驗教學及實驗研究。