数电课程设计60进制计数器设计.docx
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数电课程设计60进制计数器设计
摘要:
1
1设计题目 1
1.1设计要求 1
2题目分析 2
3设计思路与原理 2
3.1 LED简介 2
3.2芯片74290及六十进制计数器的设计 3
3.3三十九进制计数器 5
4电路图的仿真 6
4.1六十进制计数器的仿真 6
4.2三十九进制计数器的仿真 7
5仪器列表 8
6心得体会 8
7参考文献 9
摘要:
要获得N进制计数器,常用的方法有两种:
一是用时钟触发器和门电路来设计:
二是用集成计数器来构成。
当要得到一些进制数大的计数器时,用时钟触发器和门电路来实现就显的很复杂。
我们就可以用集成计数器来构成,当然集成计数器是厂家已定型的产品,其函数关系已被固化在芯片中,状态分配以及编码我们自己是不可以更改的,而且多为纯自然态序编码,因而利用清零端或置数控制端,让电路跳过某些状态而获得N进制的计数器。
1设计题目
60进制计数器的设计
1.1设计要求
(1)要求学生掌握74系列的芯片和LED的原理和使用方法。
(2)熟悉集成电路的使用方法,能够运用所学的知识设计一规定的电路。
1.2设计任务
(1)完成一个60进制的计数器。
(2)LED显示从00开始,各位计数从0—9,逢10进1,是为计数0—5。
59显示后,又从00重新开始计数。
2题目分析
要实现60进制的计数器,单用一片计数器无法实现,我们可以利用级联方式获得大容量的N进制计数器,60进制的计数器就可以由六进制和十进制计数器级联起来构成。
计数器
数码显示器
信号源
六进制计数器(十位)
十进制计数器(个位)
CP→
3设计思路与原理
3.1 LED简介
LED是一种显示字段的显示器件,7个发光二极管构成七笔字形“8”,一个发光二极管构成小数点。
七段发光管分别称为a、b、c、d、e、f,g,构成字型“8”,如图(a)所示,当在某段发光二极管上施加一定的电压时,某些段被点亮发光。
不加电压则变暗,为了保护各段LED不被损坏,需外加限流电阻。
其真值表如下。
3.2芯片74290及六十进制计数器的设计
60进制可以用两个74290计数器级联来实现,74290是一个典型的异步十进制计数器它由1个一位二进制和1个异步五进制计数器组成。
如果计数脉冲由CLKA端输入,输出由QA端引出,即得二进制计数器;如果计数脉冲CLKB端输入,输出由QA~QD端引出即得五进制计数器;如果将QA与CLKB相连,计数脉冲由CLKA输入,输出由QA~QB引出,即得8421码十进制计数器。
因此,又称此电路为二——五——十进制计数器。
(a)1个下降沿触发的T触发器,形成模2计数器;
(b)3个下降沿触发的T触发器,组成的异步模5加法计数器;
(c)异步清0 只要S9
(1)×S9
(2)=0,R0
(1)=R0
(2)=1,就可使QAQBQCQD=0000,即异步清0。
(d)异步置9 只要S9
(1)=S9
(2),就可实现全且确切,即异步置9。
表1.1 74LS290的功能
输入
输出
功能
清0
置9
时钟
QDQCQBQA
R0
(1)、R0
(2)
S9
(1)、S9
(2)
CP1、CP2
1
1
0×
×0
××
0
0
0
0
清0
0×
×0
1
1
××
1
0
0
1
置9
0×
×0
0××0
↓1
QA输出
二进制计数
1↓
QDQCQB输出
五进制计数
↓QA
QDQCQBQA输出8421BCD码
十进制计数
QD↓
QAQDQCQB输出5421BCD码
十进制计数
11
不变
保持
(e)实现模10计数器
在S9
(1)×S9
(2)=0,R0
(1)×R0
(2)=0同时满足的情况下,可在CP下降沿作用下实现加法计数。
若在CP0端输入脉冲,则Q0端是模2计数,若在CP1端输入脉冲,则由Q3、Q2、Q1构成的计数器实现异步模5计数。
在S9
(1)×S9
(2)=0,R0
(1)×R0
(2)=0同时满足的情况下,把Q0连至CP1,于是,模2计数器的Q0由1变0时,可使Q3、Q2、Q1构成模5计数器进行计数,总模数为5×2=10。
(f)实现模6计数器
将74290的QA、QB直接和复位端R0
(1)、R0
(2)相连,计数器的初态为0,当计数脉冲M=6,输出QAQBQCQD=0110时,计数器立即返回0状态,从而实现M=6的计数功能。
具体设计电路图如下。
图一60进制原理图
十位显示 个位显示
3.3三十九进制计数器
同样使用74290计数器来实现
实现模10计数器(个位显示)
将个位输出74290的QA、QB直接和复位端R0
(1)、R0
(2)相连,计数器的初态为0,当计数脉冲M=10,进位输出接十位输出74290的cp,计数器自身返回0状态,十位输出计数器加1
实现模3计数器(十位显示)
将74290的QA、QB直接和复位端R0
(1)、R0
(2)相连,计数器的初态为0,当计数脉冲M=3,输出QAQBQCQD=0011时,且将个位输出74290的QA、QB直接和复位端R0
(1)、R0
(2)相连,计数器的初态为0,当计数脉冲M=9,输出QAQBQCQD=1001时,计数器立即返回0状态,从而实现M=39的计数功能。
设计图如下。
图二 三十九进制计数器原理图
十位显示 个位显示
4电路图的仿真
4.1六十进制计数器的仿真
利用信号发生器从个位的CLKAˊ输入一方波开始仿真。
仿真结果如下。
图三六十进制计数器仿真结果
4.2三十九进制计数器的仿真
同样利用信号发生器从个为的74290的CLKAˊ输入一方波开始仿真。
结果如下图。
5仪器列表
仪器
数量
LED灯显示器
4个
74290计数器
4片
信号发生器
1台
非门
4个
与非门
1个
或门
1个
6心得体会
经过一个星期的努力,这次的数字电子技术的课程设计快结束了,在这次课程设计中让我学到了很多东西,在经过我们一个学期的数字电子技术基础课后,我们已经对数字电子技术有一定的了解,让我们有了一定的基础可以独立完成数字电子技术基础课程设计了,不过当中还是遇到许多不懂的问题。
通过这次自己动手的课程设计,我学会了设计数字电子电路的一般方法,还进一步熟悉数字电子器件的使用。
虽然在这学期中,数字电子技术基础学的不是很好,但是在这次的课程设计中通过老师和同学的帮组还是完成了。
虽然做的不是很好,但是从中也让我明白了:
要想做好这个课程设计,就必须认认真真地去做,不要怕麻烦,遇到不懂的问题就要主动去问同学或者老师。
和查阅材料,保持着一个积极向上的心态,发挥我们自己的主观能动性和创造了才能让我们做的更好。
在此,我衷心的感谢在这次课程设计中帮组我的的同学,衷心的感谢老师的耐心指导。
7参考文献
1.余孟尝数字电子技术基础简明教程(第三版)清华大学电子学教研组
2.秦光培数字电子技术试验指导书昆明理工大学应用技术学院
3.阎石数字电子电路[M] 北京:
中央电大出版社