数电课程设计pc60进制pc.docx

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数电课程设计pc60进制pc

六十进制计数器

课程设计的目的

《电子技术基础2－2课程设计》是学习理论课程之后的实践教学环节。

目的是通过解决比较简单的实际问题巩固和加深在《电子技术基础2－2（数字电子技术基础）》课程中所学的理论知识和实验技能。

训练学生综合运用学过的电子技术基础知识，在教师指导下完成查找资料，选择、论证方案，设计电路，安装调试，分析结果，撰写报告等工作。

使学生初步掌握数字电子电路设计的一般方法步骤，通过理论联系实际提高和培养学生分析、解决实际问题的能力和创新能力，为后续课程的学习、毕业设计和毕业后工作打下一定的基础。

设计说明

１．设计方案论证

1.1概述：

由设计任务可知，六十进制计数器由一个十进制计数器（计数状态0～9）和一个六进制计数器（计数状态0～5）级联构成，在计数状态59的下一个状态产生清零信号，同时产生进位输出。

根据自己所学的知识，可以采用同步十进制计数器74LS160级联的形式来构成六十进制计数器。

首先，将两片74160串联起来构成一个一百进制计数器。

其中，第一片记的是十位，第二片记的是个位。

然后，再用置数法将得到的百进制计数器改接为六十进制计数器。

设计数器从全零开始计数，则计入59个脉冲以后，第一片计成Q3Q2Q1Q0=0101（5），第二片计成Q3Q2Q1Q0=1001（9），与非门的输出使两片74160的LD’同时为低电平。

当下一个（第六十个）计数输入脉冲到达时，两个74160同时被置零，返回起始状态。

这样就得到了六十进制计数器。

通过查阅资料对不同的设计方案进行比较论证，由于Multisim7电路仿真软件采用交互式界面，比较直观，操作简便，具有丰富的元器件库和品种繁多的虚拟仪器以及强大的分析功能等特点，因而，采用Multisim7电路仿真软件进行设计电路并仿真

在Multisim7环境中，把两个74160以级联的形式用置数法构建成六十进制计数器。

并运行仿真，观测其结果。

1.2原理论证

流程图如下：

明确设计目的→确定Multisim7仿真软件→设计论证方案→选定所需元器件→设计单元电路→设计仿真原理图→设置Multisim7仿真环境→进行仿真运行→仿真后输出文件→记录实验结果→分析仿真结果

图1、流程图

２．单元电路设计

2.1单元电路结构

（1）、同步十进制计数器74LS160逻辑框图如图2所示。

图2、同步十进制计数器74LS160

各引出端功能为：

RCO为进位输出端；QD—QA为计数器的输入端；DCBA为计数器的并行输入端；CLK为时钟脉冲输入端；ENF、ENT为计数器的控制端，均为高电平时为计数状态，否则为保持状态；~LOAD为同步并行置数允许端（低电平有效）；~CLR为异步清零端（低电平有效）。

其逻辑功能如表一所示。

表中×表示任意状态，0表示低电平，1表示高电平，↑表示时钟脉冲的上升沿。

（2）74LS160D十进制计数器

74LS160是一个具有异步清零、同步置数、可以保持状态不变的十进制上升沿计数器

其功能表如下：

表1十进制计数器功能表

（3）与非门7420N逻辑框图如图：

图3、与非门7420N逻辑框图

原理说明：

与非门逻辑关系：

Y=（ABCD）’

（4）、非门74LS04D逻辑框图如图：

图4、非门74LS04D逻辑框图

原理说明：

非门逻辑关系：

Y=（A）’

（5）、提供、用于计数的发光二极管如图5所示高电平的电压源如图6所示时钟脉冲源如图7所示及译码显示器如图8所示

图5用于计数的发光二极管

图6提供高电平的电压源图7时钟脉冲源如所示

图8数码显示器

2.2选定器件列表如表2所示。

表2选定元器件列表

元件标号

说明

74LS160D

同步十进制计数器

7420N

与非门

74LS04D

非门

VCC

电压源

X1

发光二极管

V1

时钟脉冲源

DCD_HEX

数码显示器

3．六十进制计数器仿真原理图

六十进制计数器仿真原理图如图9所示。

图9、60进制计数器仿真原理图

六十进制计数器主要测试点:

观察数码显示器，计数状态从0～59，再从0开始计数，并有译码显示并产生进位输出。

4．测试方案

（1）、所需元件及其用途：

采用76LS160同步十进制计数器两片级联的形式构成一百进制计数器，再用置数的方法将其改接为六十进制计数器。

与非门与所需输出端相接并将其另一端接回到两计数器的置数端。

计数器从全零开始计数，则计入59个脉冲以后，第一片计成Q3Q2Q1Q0=0101（5）第二片计成Q3Q2Q1Q0=100（9），与非门的输出使两片74160的LD’同时为低电平。

此时RCO=1.当下一个（第六十个）计数输入脉冲到达时，两个74160同时被置零，返回起始状态,同时RCO端产生进位输出。

（2）、测试步骤并用Multisim7进行仿真：

在Multisim7中对电路进行仿真的过程主要分两步，一是构建电路原理图，二是进行分析仿真。

进入Multisim7仿真软件页面如图10所示：

图10、Multisim7仿真软件的用户界面

1>、构建电路原理图

1元器件的选取操作

从元件工具栏中选取元件——启动菜单的放置元件命令——搜索所需的元件——从InUserList中选取相同的元件——放置虚拟元件。

取用原器

件时，先用鼠标点击原器件工具栏中的按扭，打开相应的分类库，再从中选择所需的原器件。

②设置原器件的参数

用鼠标双击一个元件，即可弹出该元件的属性对话框。

例如，双击一个虚拟电源，弹出其属性对话框，打开其中的“Value”页面设置电压值，打开“Label”页设置标号。

将一个电压源的电压值设为5V，将电压的标号设置为VCC。

3线路的连接

元件的连接——放置节点——连线的调整——连线颜色的设置。

为使将两个元器件的引脚连接起来，可将鼠标指向其中的一个引脚，该处将出现一个小圆点，单击左键，然后移动鼠标，此小圆点也跟着移动，移至另一个引脚时再单击左键，两脚之间就连成一条线。

④.仿真分析

点击窗口左上角的仿真开关，可以看见数码显示器从0～59循环递增，且发光二极管随着脉冲的输入进行不断地闪光

⑤．误差分析

由于地球或外界电磁场干扰使实验器件参数有差异，由于室温不同导致二极管参数数值不一致，使最终结果参数存在误差。

5．测试验证结果与分析

测试验证结果如图11，图12，图13所示

图11、60进制计数器十位

图12、60进制计数器个位

图13、60进制计数器终点

通过以上的仿真验证分析，所得的结果与所选择设计的方案结果一致，从00状态运行到59状态很清晰。

可知仿真结果与理论分析结果相同，而使用Multisim7计算机仿真软件进行数字电子电路仿真更简单、明了。

在实验过程中可能会因为接线时不谨慎而出现接口未接上，也可能在接两个同步计数器时出现错误，导致结果不是从00运行到59。

因此，连接完电路以后一定要进行检查。

网络标注的位置也很重要，一定要放在元件边，否则就会出现错误，导致电路不能正常运行，仿真结果就会出不来。

这些细节都需要注意，差错才会尽量减小。

6.设计体会：

自己对Multisim7.0有了进一步的了解，接触了以前自己没有接触过元件和这些元件所在库，这个软件可以进行电路的连接以及仿真，对于Multisim7.0这些虚拟元件和现实元件有了了解，对于如何改变元件参数也有了一定的掌握。

当然，自己在以后的学习中会更加努力学习。

争取多多掌握一些自己专业相关的知识，丰富自己的知识面

随着现代电子电路的快速发展，以及电子行业对现有电子工程技术的不断需求，特别是对实际操作实践的电子人才的需要越来越多，所以加强学生动手能力重视实践应该是电子发展的必然趋向，实践动手能力的培养是一种综合能力

7.参考文献：

（1）康华光.电子技术基础（数字部分）第四版[M].高等教育出版社1999.33-65

（2）安兵菊.电子技术基础实验与课程设计.北京：

机械工业出版社，2007.2：

49—54

（3）李方明.电子设计自动化教程：

清华大学出版社，2008.6：

150—164

（4）汤山军.电路设计与PCB制作:

科学出版社，2005.8：

230—254