三位十进制计数器设计doc5综述.docx

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三位十进制计数器设计doc5综述

长沙学院

数电课程设计说明书

题目

三位十进制计数器

系（部）

电子与通信工程系

专业（班级）

姓名

学号

指导教师

起止日期

2013.6.8-2013.6.15

数字电子技术课程设计任务书（3）

系（部）：

电子与通信工程系专业：

光电信息指导教师：

龙英

课题名称

三位十进制计数器的设计

设计内容及要求

1.技术参数

（1）设计一个能计0—999的三位十进制计数器。

（2）要求用数码管显示。

基本部分：

设计制作一个能显示三位的十进制计数器，熟悉计数器的基本原理，电路的连线要求采用直线连接和总线连接两种方式，补充完成LED显示条对应的真值表，并完成直流电源5V的设计。

发挥部分：

举例说明所设计的三位十进制计数器适用于什么场合，设计增加一位（显示4位）的计数器。

2.设计要求

（1）根据技术参数设计电原理图;

（2）计算并选择电路元件及参数；

（3）仿真调试电路；

（4）撰写设计说明书。

设计工作量

1、系统整体设计；

2、系统设计及仿真；

3、在Multisim或同类型电路设计软件中进行仿真并进行演示；

4、提交一份完整的课程设计说明书，包括设计原理、仿真分析、调试过程，参考文献、设计总结等。

进度安排

起止日期（或时间量）

设计内容（或预期目标）

备注

第一天

课题介绍，答疑，收集材料

第二天

设计方案论证

第三天

进行具体设计

第四天

进行具体设计

第五天

编写设计说明书

教研室

意见

年月日

系（部）主管领导意见

年月日

长沙学院课程设计鉴定表

姓名

请填好

学号

请填好

专业

请填好

班级

请填好

设计题目

请填好

指导教师

请填好

指导教师意见：

评定等级：

教师签名：

日期：

答辩小组意见：

评定等级：

　　　　　答辩小组长签名：

　　　　　日期：

教研室意见：

教研室主任签名：

日期：

系（部）意见：

系主任签名：

　　　　　　　　日期：

说明

课程设计成绩分“优秀”、“良好”、“及格”、“不及格”四类；

三位十进制计数器的设计

本次课程设计的课题是三位十进制计数器，主要用到了3个74LS192，3个CD4511，3个七段数码管，1个555芯片以及一些电阻和电容。

74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器，这使得设计本身简单了许多。

设计中采用555芯片制成一脉冲发生器，为电路提供连续脉冲，将74LS192的输出信号数码管可识别的信号。

然后Multisim仿真软件测试和分析电路性能，本次设计的计数器是三位十进制加计数器，由上升沿触发，通过CO输出与其他的芯片级联。

达到进位输出！

另外，本设计要求自己设计一个直流+5v电源，故用到了LM7805，以及变压器和整流桥堆

关键词：

三位十进制计数器，74LS192芯片，555芯片，脉冲发生器，加计数器，上升沿触发，+5v直流电源，Multisim仿真，Protel原理图，PCB板。

一．课程设计的目的

1.激发学生的学习热情，最大限度的发挥学生的潜能。

2.对所学过的知识进行强化加深，了解设计一般数电产品的基本程序，方法及过程。

3.掌握相关元器件的应用。

4.培养学生自主创新能力，独立自主能力，以及和同学之间的学术交流能力！

二．课程设计课题

三位十进制计数器

三．课程设计内容

1.设计一个能计0—999的三位十进制计数器。

2.要求用数码管显示。

基本部分：

设计制作一个能显示三位的十进制计数器，熟悉计数器的基本原理，电路的连线要求采用直线连接和总线连接两种方式，补充完成LED显示条对应的真值表，并完成直流电源5V的设计。

3.发挥部分：

举例说明所设计的三位十进制计数器适用于什么场合，设计增加一位（显示4位）的计数器.或者增加清O功能和校准功能。

4.内容要求：

目录、摘要、关键词、设计方案、性能测试与分析、Multisim仿真、Protel绘制原理图、PCB版图、心得体会（设计方案、参数计算、相关软件的使用、电路仿真遇到的问题及解决

办法）；参考文献：

主要参考资料、书籍、相关网站等；

四、设计步骤：

1、理论设计：

网络、图书馆查找资料软件应用：

学习MultiSim软件的操作并完成系统原理图的绘制并要求仿真通过；

2、在MultiSim环境下，检测各课题的电路参数、波形；以备完成课程设计说明书；

3、学习Protel软件的操作并完成SCH原理图的绘制以及PCB版图设计（选做）；

五．设计要点：

1.对设计器件的了解及选取，

2.连续脉冲信号源的设计

3.+5v直流电源设计

4.计数器原理的了解

六．设计原理：

1.器件介绍：

74LS192

 74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。

（bcd,二进制）。

 ◆ CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端。

 ◆LD为预置输入控制端，异步预置。

 ◆CR为复位输入端，高电平有效，异步清除。

 ◆CO为进位输出：

1001状态后负脉冲输出，

 ◆BO为借位输出：

0000状态后负脉冲输出。

图

（1）74LS192功能引脚图及真值表

555

概述是美国Signetics公司1972年研制的用于取代机械式定时器的中规模集成电路，因输入端设计有三个5kΩ的电阻而得名。

此电路后来竟风靡世界。

目前，流行的产品主要有4个：

BJT两个：

555，556（含有两个555）；CMOS两个：

7555，7556（含有两个7555）。

555定时器可以说是模拟电路与数字电路结合的典范。

两个比较器C1和C2各有一个输入端连接到三个电阻R组成的分压器上，比较器的输出接到RS触发器上。

此外还有输出级和放电管。

输出级的驱动电流可达200mA。

比较器C1和C2的参考电压分别为UA和UB，根据C1和C2的另一个输入端——触发输入和阈值输入，可判断出RS触发器的输出状态。

当复位端为低电平时，RS触发器被强制复位。

若无需复位操作，复位端应接高电平。

555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。

一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。

555定时器的电源电压范围宽，可在4.5V~16V工作，7555可在3~18V工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。

555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。

它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。

555定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图2.9.1和图2.9.2所示。

它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。

它提供两个基准电压VCC/3和2VCC/3555定时器的功能主要由两个比较器决定。

两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。

在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器A1的反相输入端的电压为2VCC/3，A2的同相输入端的电压为VCC/3。

若触发输入端TR的电压小于VCC/3，则比较器A2的输出为1，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。

如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VCC/3，则A1的输出为1，A2的输出为0，可将RS触发器置0，使输出为0电平。

555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电阻.两个二极管.组成了比较器.RS触发器.等多组单元电路.特别是由三只精度较高5k电阻构成了一个电阻分压器.为上.下比较器提供基准电压.所以称之为555.

555属于cmos工艺制造.

555引脚图介绍如下（如图（4））

1地GND，2触发3输出，4复位，5控制电压，6门限（阈值），7放电，8电源电压Vcc

图2555引脚图

 18 

这只是一次简单的课程设计，但通过这次课程设计我们了解了课程设计的一般步骤，和设计中应注意的问题。

  3.2优点与不足 3.2.1优点 

可以实现数字电子中的基本计时功能，并且增加了校正电路，在小时校正时不影响分和秒的正常计数，在分校正时不影响秒和小时的正常计数。

 3.2.2不足 

  基本脉冲的产生采用的时三五定时器电路，产生的秒脉冲不够精确。

 3.3 心得与体会 

我们学习了数字电子电路和模拟电子电路，对电子技术有了一些初步了解，但那都是一些理论的东西。

通过这次数字电子钟的课程设计，我才把学到的东西与实践相结合。

从中对我学的知识有了更进一步的理解。

在此次的数字钟设计过程中，更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。

也锻炼了自己独立思考问题的能力和通过查看相关资料来解决问题的习惯。

虽然这只是一次简单的课程设计，但通过这次课程设计我们了解了课程设计的一般步骤，和设计中应注意的问题。

设计本身并不是有很重要的意义，而是对待问题时的态度和处理事情的能力。

设计的过程，设计的思想和设计电路中的每一个环节，电路中各个部分的功能是如何实现的。

各个芯片能够完成什么样的功能，使用芯片时应该注意那些要点。

同一个电路可以用那些芯片实现，各个芯片实现同一个功能的区别。

在这次设计过程中，我也对multisim、word、画图等软件有了更进一步的了解，这使我在以后的学习中中更加得心应手。

实验中，借助仿真软件，不仅可以把课堂中所学到的知识，直接加以运用，而且还可以把各个分离的知识点组合为一个整体。

使自己在专业知识和动手能力上有了和大的提

2.+5V直流电源工作原理：

一、直流稳压电源的工作原理

直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要经过变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。

图（7）

图（3）直流稳压设计流程图

四个环节的工作原理如下：

（1）电源变压器：

是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。

（2）整流滤波电路：

整流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。

再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。

常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。

（3）滤波电路：

可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压各滤波电容C满足RL-C＝（3~5）T/2，或中T为输入交流信号周期，RL为整流滤波电路的等效负载电阻。

（4）稳压电路：

稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。

常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。

常用可调式正压集成稳压器有CW317（LM317）系列，它们的输出电压从1.25V－37伏可调，最简的电路外接元件只需一个固定电阻和一只电位器。

其芯片内有过渡、过热和安全工作区保护，最大输出电流为1.5A。

其典型电路如下图，其中电阻R1与电位器R2组成输出电压调节器，输出电压Uo的表达式为：

Uo＝1.25（1＋R2/R1）式中R1一般取120－240欧姆，输出端与调整端的压差为稳压器的基准电压

3.三位十进制计数器工作原理：

计数是一种最简单基本的运算，计数器就是实现这种运算的逻辑电路，计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能，计数器是由基本的计数单元和一些控制门所组成，计数单元则由一系列具有存储信息功能的各类触发器构成，这些触发器有RS触发器、T触发器、D触发器及JK触发器等。

计数器在数字系统中应用广泛，如在电子计算机的控制器中对指令地址进行计数，以便顺序取出下一条指令，在运算器中作乘法、除法运算时记下加法、减法次数，又如在数字仪器中对脉冲的计数等等。

计数器可以用来显示产品的工作状态，一般来说主要是用来表示产品已经完成了多少份的折页配页工作。

它主要的指标在于计数器的位数，常见的有3位和4位的。

很显然，3位数的计数器最大可以显示到999，4位数的最大可以显示到9999。

通过前面对74LS192的介绍，我们已经知道74LS192本身就是一个十进制的计数器，而这次设计的三位十进制的计数器级联是通过进位端与另一74LS192是上升沿触发端（CPu）相连实现的,计数原理与数学中的数数没多大区别，各位从0到9，则进一位到10位，10位从0到9，则进一位到100位，当计数到999时，计数器重新归零。

于是就实现了0到999的计数。

七：

电路仿真

（1）.+5V直流电源：

图4直流5V仿真图

数码管LED灯显示真值表：

表

（1）数码管真值表

Multisim仿真图

三位十进制计数器仿真图：

图（5）三位十进制计数器仿真图

四位十进制计数器仿真图：

图（6）四位十进制计数器仿真图

八：

心得体会

这只是一次简单的课程设计，但通过这次课程设计我们了解了课程设计的一般步骤，和设计中应注意的问题。

  在此次课程设计中，我更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。

也锻炼了自己独立思考问题的能力和通过查看相关资料来解决问题的习惯。

虽然这只是一次简单的课程设计，但通过这次课程设计我们了解了课程设计的一般步骤，和设计中应注意的问题。

设计本身并不是有很重要的意义，而是对待问题时的态度和处理事情的能力。

设计的过程，设计的思想和设计电路中的每一个环节，电路中各个部分的功能是如何实现的。

各个芯片能够完成什么样的功能，使用芯片时应该注意那些要点。

同一个电路可以用那些芯片实现，各个芯片实现同一个功能的区别。

在这次设计过程中，我也对multisim、word、画图等软件有了更进一步的了解，这使我在以后的学习中中更加得心应手。

实验中，借助仿真软件，不仅可以把课堂中所学到的知识，直接加以运用，而且还可以把各个分离的知识点组合为一个整体。

使自己在专业知识和动手能力上有了和大的提高。

九：

参考文献