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(jì)數(shù)器是一個(gè)用以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能的時(shí)序部件，它主要用于時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)、數(shù)字系統(tǒng)的定時(shí)、分頻和執(zhí)行數(shù)字運(yùn)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(gè)領(lǐng)域中具有重要的作用。本文以74LS192十進(jìn)制可逆計(jì)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(jì)了千進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，可以用于個(gè)人企業(yè)在生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)；同時(shí)也可以用于教室、閱覽室、中小規(guī)模超市的人數(shù)統(tǒng)計(jì)等。

1 74LS192簡介

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

表1 74LS192功能表

2 千進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器的工作原理

千進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器是在十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器的基礎(chǔ)上，通過三位十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)千進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器的。在進(jìn)行加法計(jì)數(shù)時(shí)，當(dāng)?shù)臀幌蚋呶贿M(jìn)“1”時(shí)，進(jìn)位輸出端輸出低電平；在減法計(jì)數(shù)中，當(dāng)?shù)臀幌蚋呶唤琛?”時(shí)，借位輸出端輸出低電平。

3 千進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)

3.1 千進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)一

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

說明：1）U3為個(gè)位片，實(shí)現(xiàn)個(gè)位數(shù)的加減計(jì)數(shù)功能，U2為十位片，實(shí)現(xiàn)十位數(shù)的加減計(jì)數(shù)功能，U1為百位片，實(shí)現(xiàn)百位數(shù)的加減計(jì)數(shù)功能。

2）U3只要有采集信號(hào)（即計(jì)數(shù)脈沖）過來，其狀態(tài)就會(huì)發(fā)生翻轉(zhuǎn)。

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

4）“J2”接高電平時(shí)，“J3”采集信號(hào)（即計(jì)數(shù)脈沖）為減法計(jì)數(shù)，當(dāng)U3為0（即0000）時(shí)，下一個(gè)采集信號(hào)（即計(jì)數(shù)脈沖）過來時(shí)，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(shí)，下一個(gè)采集信號(hào)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(shí)，計(jì)數(shù)器全部復(fù)位。

6）應(yīng)用：（1）當(dāng)用于產(chǎn)品計(jì)數(shù)時(shí)，“J3”接高電平，“J2”接上光電開關(guān)等用于采集產(chǎn)品信號(hào)；（2）當(dāng)用于教室、閱覽室、中小規(guī)模的超市等單門進(jìn)出的人數(shù)統(tǒng)計(jì)時(shí)，“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(shí)在安裝過程中要注意兩個(gè)傳感器間的距離，保證人員進(jìn)出時(shí)能同時(shí)采集到信號(hào)。

3.2 千進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)二

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

說明：1）U1、U4實(shí)現(xiàn)個(gè)位數(shù)的加減計(jì)數(shù)功能；U2、U5實(shí)現(xiàn)十位數(shù)的加減計(jì)數(shù)功能；U3、U6實(shí)現(xiàn)百位數(shù)的加減計(jì)數(shù)功能。

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

3）個(gè)位、十位、百位計(jì)數(shù)器的翻轉(zhuǎn)情況與設(shè)計(jì)方法一相同。

4）應(yīng)用：（1）當(dāng)用于產(chǎn)品計(jì)數(shù)時(shí)，“J1”用于采集產(chǎn)品信號(hào)?！癑2”要接低電平，避免出現(xiàn)干擾信號(hào)，造成計(jì)數(shù)錯(cuò)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(jì)時(shí)，要保證進(jìn)出門分開，“J1”為進(jìn)門信號(hào)采集端，即只要有一個(gè)人從“J1”出進(jìn)入室內(nèi)，計(jì)數(shù)器進(jìn)行加“1”；“J2”為出門信號(hào)采集端，即只要有一個(gè)人從“J2”走出室內(nèi)，計(jì)數(shù)器進(jìn)行減“1”計(jì)數(shù)。

圖1 千進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)方法一電路圖及仿真原理圖

圖2 千進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)方法二電路圖及仿真原理圖

4 結(jié)論

這兩種方法設(shè)計(jì)的千進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器的工作原理相同，均可用于產(chǎn)品計(jì)數(shù)及人數(shù)統(tǒng)計(jì)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(jì)時(shí)，方法一使用于單門進(jìn)出；方法二使用于進(jìn)出門分開的人數(shù)統(tǒng)計(jì)。2）方法一使用的計(jì)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(kuò)展到萬進(jìn)制以上的計(jì)數(shù)器時(shí)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(jì)數(shù)器就可實(shí)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.

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

[3]黃培根, 任清褒.Multisim10計(jì)算機(jī)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室[M].北京: 電子工業(yè)出版社, 2008.

[4]黃培根.Multisim10虛擬仿真和業(yè)余制版實(shí)用技術(shù)[M].北京: 電子工業(yè)出版社, 2008.

[5]余江.動(dòng)態(tài)掃描顯示電路實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù), 2008, 6(1): 85-95.

[6]寧武, 唐曉宇, 閆曉金.全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)竟賽基本技能指導(dǎo)[M].北京: 電子工業(yè)出版社, 2009.