由題目及其要求分析可知，首先要使用74LS192或40192設計一個4進制計數(shù)器和一個7進制計數(shù)器，然后通過數(shù)碼管來顯示狀態(tài)。兩種進制間的切換可以通過一個單刀雙擲開關來實現(xiàn)。其重點和難點在于設計一個4進制計數(shù)器和一個7進制計數(shù)器。

　　通過分析74LS192和40192的特點，發(fā)現(xiàn)可以使用清零法來設計一個4進制計數(shù)器，而7進制則不能直接通過置數(shù)或者清零獲得。因此我選擇采用置數(shù)法將74LS192或40192設計的從0到7的8進制計數(shù)器改裝為從1到7的計數(shù)器，然后再通過一個減法器使從1到7的計數(shù)器變?yōu)閺?到6的7進制計數(shù)器。而減法器可以使用集成加法器和四個異或門來實現(xiàn)。

　　在本課程設計中，主要用到了74LS192計數(shù)器、7447譯碼器、74LS00與非門、7408與門、74LS136異或門、74283加法器、七段數(shù)碼顯示器和一個單刀雙擲開關等元器件。

　　一、十進制同步可逆計數(shù)器74LS192 功能如下：

　　1、異步清零。74LS192的輸入端異步清零信號CR，高電平有效。僅當CR=1時，計數(shù)器輸出清零，與其他控制狀態(tài)無關。

　　2、異步置數(shù)控制。LD非為異步置數(shù)控制端，低電平有效。當CR=0，LD非=0時，D1D2D3D4被置數(shù)，不受CP控制。

　　3、加法計數(shù)器，當CR和LD非均無有效輸入時，即當CR=0、LD非=1，而減數(shù)計數(shù)器輸入端CPd為高電平，計數(shù)脈沖從加法計數(shù)端CPu輸入時，進行加法計數(shù)；當CPd和CPu條件互換時，則進行減法計數(shù)。 4. 保持。當CR=0、LD非=1（無有效輸入），且當CRd=CPu=1時，計數(shù)器處于保持狀態(tài)。

　　5、進行加計數(shù)，并在Q3、Q0均為1、CPu=0時，即在計數(shù)狀態(tài)為1001時，給出一進位信號。進行減計數(shù)，當Q3Q2Q1Q0=0000，且CPd=0時，BO非給出一錯位信號。這就是十進制的技術規(guī)律。

　　在設計過程中，我主要利用74LS192的計數(shù)功能，通過置數(shù)法和清零法將其改造為一個4進制計數(shù)器和一個7進制計數(shù)器。

　　二、顯示譯碼器

　　七段數(shù)碼顯示器

　　七段式數(shù)碼顯示器是目前使用最廣泛的一種數(shù)碼顯示器。這種數(shù)碼顯示器有分布在同一平面的七段可發(fā)光的線段組成，可用來顯示數(shù)字、文字、符號。最常用的七段數(shù)碼顯示器有半導體數(shù)碼管和液晶顯示器兩種。根據(jù)發(fā)光二極管的連接形式不同，分為共陰極顯示器和共陽極顯示器（如圖）。共陰極顯示器將七個發(fā)光二極管的陰極連接在一起，作為公共端。在電路中，將公共端接于低電平，將某段二極管的陽極為高電平時，相應段發(fā)光。共陽極的顯示方式和共陰極相反。

　　三、7447顯示譯碼器

　　七段顯示器譯碼器把輸入的BCD碼，翻譯成驅動七段LED數(shù)碼管各對應段所需的電平。七段顯示譯碼器7447是一種與共陰極數(shù)字顯示器配合使用的集成譯碼器。它用于對十進制數(shù)的8421BCD碼進行譯碼，以驅動七段顯示器顯示十進制數(shù)字。其輸入為8421BCD碼，輸出高電平有效，可直接驅動陰極顯示器，其功能表和7448的功能表一樣如圖所示，表中10~15六個狀態(tài)一般不用。除了譯碼輸入、輸出外，7447還有三個輔助控制端，以增強器件功能。

　　四、74283加法器

　　每一位的進位信號送給高位作為輸入信號，因此，任一位的加法運算必須在低一位的運算完成之后才能進行，這種進位方式成為串行進位，這種加法器的邏輯電路較為簡單。

　　五、電路設計及計算

　　1、選擇一個方波信號發(fā)生器作為輸入信號源；

　　2、利用74LS192，通過清零法設計一個四進制計數(shù)器，狀態(tài)圖如下：

　　3、利用74S192通過置數(shù)法設計一個從1到7的計數(shù)器，狀態(tài)圖如下：

　　然后通過減法器在每一個狀態(tài)的基礎上減去一個1，從而實現(xiàn)一個7進制計數(shù)器。

　　減法器電路如圖所示

　　4、通過一個單刀雙擲開關控制信號源，從而進行四進制和七進制之間的轉換。

　　5、進行四進制計數(shù)時，在74LS192后面接一個7447顯示譯碼管，將8421BCD碼轉換成十進制，最后通過一個七段顯示數(shù)碼管來顯示數(shù)據(jù)輸出狀態(tài)。

　　6、在進行七進制計數(shù)時，用40192進行置數(shù)法計數(shù)，預置數(shù)為0001，計數(shù)到1000后反饋到置數(shù)端，循環(huán)計數(shù)，后面接一個74238加法器構成的減法器，使輸出顯示數(shù)字在0000~0110之間計數(shù)，在經(jīng)過7447譯碼管將其轉化為十進制數(shù)0~6，從而實現(xiàn)七進制計數(shù)器功能。

　　六、原理圖、仿真圖及結果分析、PCB版圖

　　原理圖如下所示：

　　仿真及結果分析

　　七、PCB板排布

　　1、PCB原理圖如下

　　pcb板頂層

　　PCB板底層