基于74LS192的任意进制计数器的设计

【摘要】利用集成二、十进制计数器采用置数法、置零法设计任意进制计数器，分析设计方法，给出设计案例。以集成计数器74LS192为例，运用置零法和置数法设计八进制计数器和二十四进制计数器，来讲述任意进制计数器的设计原理与基本方法。

【关键词】集成计数器;任意进制计数器的设计;置数法;置零法

一、引言

数字系统中的时序电路中，使用最多的电路就是计数器，计数器不仅能用于对时钟脉冲计数，还可以用于分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列以及进行数字运算等。集成计数器是运用的最为广泛的一种时序部件。集成计数器的种类非常多样，如果按计数器中数字的编码方式分类，可分为二进制计数器，十进制计数器等。集成计数器中，二进制和十进制计数器比较多见，对于任意进制计数器， 通常利用现有的二、十进制计数器通过反馈清零或反馈置数来实现。任意进制计数器在控制系统中经常使用， 是数字电子技术教学的重点内容之一， 也是学生设计性实验的难点之一，以下就以集成计数器74LS192为例，介绍在已有的计数器基础上设计任意进制计数器的方法。

二、设计依据及举例

1.74LS192的管脚图

74LS192是同步十进制可逆计数器，它由四个主从 T触发器和一些门电路组成。具有双时钟输入、清零、保持、并行置数、加计数、减计数等功能。图1为74LS192的管脚图。

图1 74LS192的管脚图

图1中：CLR是清零端，高电平有效;UP是递加计数脉冲输入端;DOWN是递减计数脉冲输入端;～LOAD是置数控制端，低电平有效;～CO是进位输出端;～BO是借位输出端。ABCD是置数端口。

2.任意进制计数器M小于N的情况

假定已有的是N进制计数器，需要得到的是M进制计数器。这时就有M小于N和M大于N两种情况。

例题为用74LS192设计一个八进制计数器：

在N进制的计数器的计数顺序中，使计数器的计数状态跳过N-M的状态，就可以得到M进制计数器，如例，74LS192是一个十进制计数器，如想得到八进制计数器，输出状态QAQBQCQD需要从0000―1110状态，跳过0001及1001这两个状态。实现跳跃的方法有置零法和置数法这两个方法。

置零法的方式为在输入第M个计数脉冲CP后，利用计数器当前的输出状态SM进行译码产生清零信号加到清零端上，使计数器清零，即实现了M进制计数器。在计数器的有效循环中不包括状态SM，所以状态SM只在极短的时间内出现称为过渡状态。对于本例题来说，在输入第八个时钟脉冲后，当前的输出状态QAQBQCQD为0001，通过计数器输出端QD的高电平信号给CLR清零端，将计数器置零，回到0000状态。根据以上原理设计出的逻辑图如图2所示。

图2

置数法方式为通过给计数器置入某个数值的方法跳跃N-M的状态，从而获得M进制计数器，这种方法适用于有预置数功能的集成计数器。对于本例题来说，QAQBQCQD=0001状态与非门译码产生～LOAD=0的低电平信号，下一个时钟脉冲信号到来时将置数端ABCD=0000状态置入，跳过0001及1001这两个状态因而就实现了八进制。设计出的逻辑图如图3所示。

图3

3.任意进制计数器M大于N的情况

例题为用74LS192设计一个24进制的计数器。

设计任意进制计数器M大于N的情况时必须要使用两个以上的N进制集成电路进行组合来完成M进制计数器的设计，各个集成电路之间的连接方式可分为串行进位，并行进位，整体置零，整体置数等几种方法。

图4

整体置零法就是将两片N进制计数器级联成大于M进制的计数器，然后在计数器输出到达M状态时，通过输出状态译码出清零信号同时送达两个计数器的清零端，使两个计数器同时清零，从而实现M进制，此方法类似于M小于N的置零法原理。对于74LS192来说，就是在两片集成计数器输出端QAQBQCQD到达0010（第一片低位）0100（第二片高位）状态时，译出清零信号同时送到两个计数器的清零端。根据以上设计原理设计出下面的逻辑电路图（图4）。

整体置数法的工作原理等同于M小于N的置数法原理，首先就是将两片N进制计数器联成大于M进制的计数器，然后选定所设计的M进制状态，译码出置数端的有效工作信号，使N进制计数器置入置数输入端规定的信号，跳过剩余的不用的状态，从而实现M进制。用整体置数法使两片74LS192完成24进制的设计方法可以参考M小于N的置数法以及以上的设计例题。

三、结束语

对于有置数端的集成计数器置数法和置零法均可使用，有的集成计数器只有清零端，这时就要认真考虑怎样将清零信号送达清零端。在数字电子技术的学习中，要深入了解集成电路的工作原理，充分理解集成电路的功能表，就可能灵活应用集成电路，给我们的学习带来最大的帮助，完成准确高效的电路设计。

参考文献

[1]阎石.数字电子技术基础[M].5版.北京：高等教育出版社，2006.

[2]林涛.巨永锋.任意进制计数器设计方法[J].现代电子技术，2008.

作者简介：张博霞（1974―），女，陕西西安人，工程师 ，主要从事电子技术实验教学及实验研究。