电子课程设计自动循环计数器文档格式.docx
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自动循环计数器
1、设计目的：
1.熟练掌握计数器的应用。
2.加深对加减循环计数和显示电路的理解。
2、内容及要求：
1.用集成计数器实行3～9自动循环计数。
2.电路能实现3～9加法和3～9减法循环计数。
3．方案的总体思路
根据题目要求，系统可以划分为以下几个部分，基本思想如下：
1、译码显示电路部分：
计数器输出结果的数字显示
2、单脉冲产生部分：
功能是由它产生单个脉冲，为循环计数部分提供计数脉冲。
3、电源部分，由它向整个系统提供+5V电源。
4、加/减控制循环电路部分：
实现加/减循环计数器功能由控制部分完成。
完成3-9加或者减的可逆计数运算。
系统方框图如图1所示。
译码、驱动、显示
电源部分
BCD3~9循环可逆计数
加、减控制部分单脉冲产生部分
图13—9加/减可逆自动循环计数器系统方框图
4、单元电路的设计、参数计算、器件选择及介绍
4.1、译码驱动显示部分
方案一：
采用74LS47TTLBCD—7段高电平有效译码/驱动器，数码管需选用共阳极数码管。
方案二：
采用74LS48TTLBCD—7段译码器/内部上拉输出驱动。
确定方案：
由于74LS48输出是高有效且74LS48不需要外接电阻。
，故采用74LS48，所以显示数码管选用LTS547R共阴极数码管。
元器件型号的选择及参数计算：
数码管LTS547R，译码/驱动器74LS48；
限流电阻的计算，数码管压降一
般为1.8~2.2V，工作电流10~20mA，经查资料，静态显示时10mA亮度相当
可观，所以限流电阻R1~R7=（5V-2V）/10mA=300Ω,功率为0.012×
300=0.03W,故电阻选用R1~R7=300Ω（1/16W）。
图274LS48引脚图
LT灯测试输入使能端。
当LT＝0时，译码器各段输出均为高电平，显示器各段亮，因此，LT＝0可用来检查74LS48和显示器的好坏。
RBI动态灭零输入使能端。
在LT＝1的前提下，当RBI＝0且输入BDCA
＝000时，译码器各段输出全为低电平，显示器各段全灭，而当输人数据为非零数码时，译码器和显示器正常译码和显示。
利用此功能可以实现对无意义位的零进行消隐。
BI静态灭零输入使能端。
只要BI＝0，不论输入BDCA为何种电平，译码器4段输出全为低电平，显示器灭灯（此时/BI／RBO为输入使能）。
RBO动态灭零输出端。
在不使用BI功能时，BI／RBO为输出使能。
该端主要用于多个译码器级联时，实现对无意义的零进行消隐。
实现整数位的零消隐是将高位的RBO接到相邻低位的RBI，实现小数位的零消隐是将低位的RBO接到相邻高位的RBI。
74LS48引脚功能表—七段译码驱动器功能表如表1
表174LS48引脚功能表—七段译码驱动器功能表
十进
输入
输出
BI/R
数或
LT
RBI
DCBA
BO
a
b
c
d
e
f
g
功能
H
0000
x
0001
0010
0011
0100
5
0101
0110
0111
8
1000
9
1001
BI
xxxx
L
数码管显示原理见图5。
图3共阴/共阳极数码管内部电路图图4共阴极数码管管脚图
D
C
B
A
S
BI/RBO
R1~R7
14
300Ω10
15
10
11
12
13
dp
VCC
16
+5V
GND
3（8）
图5译码驱动显示电路
4.2、单脉冲产生部分
VCC
vI
Cext
Rext
R
RD
O
t
vC+5V
RextRintVCC
ext
V
vI1
vO
VCC
CC
v
vC
vo
vI2
555
I
A1
74121
vO
A2
0.01μF
tW
C1
t0
t1
（a）
（b）
（a）555定时器产生单脉冲
（b）单稳态触发器74LS121产生单脉冲
&
3Q
1kΩ
S1
+5R1
VR2
（c）RS触发器产生单脉冲
用集成555定时器产生单脉冲见图。
图（a）
用TTL集成单稳态触发器74LS121。
图（b）
方案三：
用74LS00四—2输入与非门与手动开关。
图（c）
用74LS00中的两个与非门构成基本RS触发器，手动开关反复波动一次，则触发器输出端将产生一个计数脉冲
用74LS00四—2输入与非门与手动开关。
数据参数：
经查阅资料电阻为1千欧。
单脉冲产生电路PCB图（如图6）
图6单脉冲产生电路PCB图
单脉冲产生电路PCB图3D图如图7
图7单脉冲产生电路PCB图3D图
4.3、电源部分
直流稳压电源主要由变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路组成。
采用稳压二极管稳压，主要优点是简单；
缺点是稳压二极管的稳压值离散性较大，限流电阻的阻值和功率计算比较繁琐。
采用三端集成稳压器，三端集成稳压器系列齐全，稳压效果好，性能可靠，使用也非常方便。
比较方案一和方案二，考虑到数据的准确性和稳定性，决定采用
方案二。
整个系统IC均由74系列的相关芯片组成，故系统只需单一+5V电源。
三端集成稳压器：
选用L7805CV；
变压器：
经过全波整流后7805的输入电压约为U2×
1.2；
由于7805的输入电压范围是7V-15V，采用220V/9V（3W）小型变压器，则7805的输入电压范围是9×
1.2≈11V，满足7805输入电压的要求。
整流桥：
选择2W10/2A桥，C1、C2、C3、C4为滤波电容，C1、C2采用电解电容，C1=1000μF/16V，C2=1000μF/10V，C3、C4为高频滤波电容，C3=0.33μF，C4=0.1μF。
电源部分电路图，见图8。
7805
D4
D1
C1
C3
C2
C4
u
220
0.33μF
1000μF/10V
0.1μF
1000μF/16V
D3
D2
图8电源部分电路图
图9电源部分PCB图
图10电源部分PCB图3D图
4.4、控制部分及循环加减计数部分
74HC138作为数据分配器。
74LS138作为数据分配器。
74LS138作为加减控制器。
74LS138引脚如图11
图1174LS138引脚图
74LS138逻辑功能表如表2
表274LS138逻辑功能表
可逆计数器单元
用两块74LS73，74LS04，两块74LS08组成异步二进制加减计数
器
74LS192TTL可预置BCD双时钟可逆计数器。
74LS191TTL同步加/减计数器
方案三74LS1901TTL同步加/减计数器
（1）集成十进制同步加／减计数器CT74LS191，逻辑功能示意图见图12。
图12逻辑功能示意图
LD为异步置数控制端CT为计数控制端
Do-D3为并行数据输入端Q0-Q3为输出端
U为加/减计数方式控制端CO/BO为进位输出/借位输出端
RC时钟输出端
（2）74LS191功能表见表3
表34LS191功能表
（3）加减计数部分仿真电路如图13
图13加减计数部分仿真电路
加减计数部分PCB图如图14
图14加减计数部分PCB图
加减计数部分PCB图3D图如图15
图15加减计数部分PCB图3D图
5、总体电路设计图、工作原理及元器件清单
（1）总体仿真电路图如图16
图16总体仿真电路图
（2）总体电路PCB图
图17总体电路PCB图
（3）总体电路PCB图3D图如图18
图18总体电路PCB图3D图
（4）工作原理介绍：
由单脉冲产生单元产生的计数脉冲送至74LS191的CP端，做加法时，190
的D/U端需接地，通过手动开关S1实现。
加法计数当加过9时，在CR/CO端将发出一个进位正脉冲，9再加1按照题目要求应该变成3；
做减法时按照题目要求3减1应该变成9，在此利用开关S1将预置数据3（0011）或9（1001）选择一个数据送给191的预置数据端DCBA，实现的方法是，将加9后产生的
正脉冲反相后与减法时减到2由138译码得到的负脉冲进行或运算送至
191的
L端，从而使191进入数据传送状态从而实现3变9
（5）元器件清单表如表4
表4元器件清单表
类别
编号
型号及参数
功能及类别
集成电路
U6
74LS00
四2输入端与非门
表4
元器件清单表（续表）
U4
74LS04
六反相器
U5
74LS138
3-8线译码器
U2
74LS191
BCD同步加/减计
数器
U3
74LS48
4线-7段译码器
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