最新2位10进制加法计数器课程设计.docx

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最新2位10进制加法计数器课程设计

2位10进制加法计数器课程设计

第1章前言

1.1摘要

在数字电路技术的课程中，计数器的功能是记忆脉冲的个数,它是数字系统中应用最广泛的基本时序逻辑构件。

计数器在微型计算机系统中的主要作用就是为CPU和I/O设备提供实时时钟，以实现定时中断、定时检测、定时扫描、定时显示等定时控制，或者对外部事件进行计数。

一般的微机系统和微机应用系统中均配置了定时器/计数器电路，它既可当作计数器作用，又可当作定时器使用，其基本的工作原理就是"减1"计数。

计数器：

CLK输入脉冲是一个非周期事件计数脉冲，当计算单元为零时，OUT输出一个脉冲信号，以示计数完毕。

本十进制加法计数器是基于74161芯片而设计的，依靠传感器感应外界信号，传感器在感应范围内有物体时输出低电位，反之则是高电位。

当传感器的感应范围内有物体移过时，传感器电位由高到低再到高，出现上跳沿。

计数器会自动加一，并将在数码管上显示。

本十进制加法计数器有两位七段数码管。

可计数0~99个物体，并易于扩展。

该十进制加法计数器设计理念是用于工厂流水线上产品计数，自动计数，方便简单。

1.2设计目的

1、综合运用相关课程中所学到的理论知识去独立完成某一设计课题；

2、学习用集成触发器构成计数器的方法；

3、进一步熟悉常用芯片和电子器件的类型及特性，并掌握合理选用器件的原则；

5、初步了解电路设计、仿真的过程和方法；

4、锻炼分析问题解决问题的能力；

1.3设计内容及要求

1、具有2位10进制计数功能；

2、利用传感器，不接触计数；

3、每一个物体经过，计数器自动加1；

4、具有显示功能；

5、并用相关仿真软件对电路进行仿真。

第2章设计方案

2.1系统框图

图表2.1计数器的整体框图

2．2主要芯片功能介绍

2.2.1四位二进制计数器74161介绍

图2.2.是74161芯片的逻辑电路图，其也对应了74161芯片的引脚。

图2.3是74161芯片的功能表

图表2.274ls161逻辑电路图

图表2.374161的功能表

异步清零：

当CR=0时，不论始终脉冲是否有上升沿用，立即，Q0=0；Q1=0；Q2=0；Q3=0

同步预置：

当LD=0时，在时钟脉冲上升沿的作用下，Q0=d1；Q1=d2；Q2=d3；Q3=d4

当使能端LD=0：

S=0时，计数器计数。

锁存：

当使能端ENP=0或ENT=0时，计数器禁止计数，为锁存状态。

2.2.2七段显示译码器7448介绍

图2.4是7448芯片的引脚。

2.5是7448芯片的功能表，当接好数码管时显示的结果。

图表2.47448引脚

图表2.5七段译码器逻辑功能表

正常译码显示：

LT=1，BI/RBO=1时，对输入的十进制1到15进行译码，产生七段相对应的七段显示码。

灭灯：

当RBI=0，而输入端为0时，是译码器全灭。

当RBI=1时才产生7显示码。

试灯：

LT=0无论输入怎么样，则七段数码管全亮，所以LT用来检测数码管的好坏。

2.3工作原理

利用四位2制计数器74161设计成两位十进制。

个位、十位74161计数器的S、M脚接低电平，个位74161计数器CP脚接传感器的输出端口。

需要注明的是，本计数器采用异步清零法实现十进制。

个位、十位74161计数器的Q3、Q1相与非，与非门输出端接到74161清零端。

十位74161计数器CP脚接个位与非门的输出端。

，这样个位，十位都处于计数工作状态。

个位计数器由Q3Q2Q1Q0（0000）2增加到（1010）2时产生进位信号，进位信号接传给个位计数器和十位计数器，分别实现了个位清零十位加一的功能。

第3章硬件设计

3.1单元电路设计

3.1两位十进制计数器电路图

功能：

U2的D0D1D2D3输出的个位，U1的D0D1D2D3输出的十位。

当传感器的感应范围内有物体移过时，传感器电位由高到低再到高，出现上跳沿。

计数器会自动加一。

个位计数器加满9后，下次输出端出现1010，此时通过与非门，实现个位清零，同时，十位加一。

3.2解码显示电路

功能:

DCBA接口接输入信号，U3的DCBA接来个位74191芯片的的输出端，U4接十位74191的输出端，这样来自于计数器的个位、十位数据就能在数码管上显示。

3.2总硬件电路图

图表3.3总硬件电路图

元器件清单：

1、7400一片

2、7448两片

3、74161两片

4、共阴数码管两个

5、传感器一个

第4章仿真与试验

4.1仿真结果

图4.1是仿真结果图。

本仿真是在Multisim10的仿真环境下进行的。

从图中可以清楚的看见整个电路工作原理和工作过程。

4.1电路仿真结果

4.2调试中遇到的问题

设计本电路的难点是怎么实现74161的十六制转化为十进制？

十六进制的1001到1010的进位就等于9到10的进位，所以要实现十进制的关键是当1001变到1010时能产生一个脉冲信号，该脉冲信号传到下一级的输入端和本级的清零端。

初步设计就采集Q3Q1的信号再相“与非”，当1001变到1010时输出“1”；

第5章结论和体会

回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

此次课程设计，真可谓一波多折，期间真的是让人伤透了脑筋，也经历了许多的挫折和磨难，几度想退缩放弃，但硬是熬到了最后，并仿真成功。

这次设计不仅让我又一次全面的复习了模拟、数字电子技术的一部分知识，同时也让自己体会到从设计到画图、再仿真、再调试的酸甜苦辣，但可喜的是最终都得到了解决。

在课程设计后我有以下心得体会：

1本次课程设计提高了自己的设计能力，对知识的应用能力，及查找知识的能力。

在设计和仿真过程中往往不是一蹴而就，一帆风顺。

元器件型号的正确选择，在仿真过程中产生的问题都是需要解决的。

在仿真过程中意料之外的情况就会接踵而至，更有甚者原理没问题，但是就是仿真不出来结果，有的可能是逻辑表达式存在竞争冒险，有的可能是元器件选择不对。

有时因为知识有限，所以需要查阅相关资料，思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询。

2帮助我更加熟练仿真软件protues和multisim的运用，这对我以后的课程设计会有很大的帮助。

由于设计的电路中可能存在错误，或者在搭接电路时出错，可能损坏元器件，或者在调试中损坏仪器，从而造成经济损失。

而电路仿真中也会损坏元器件或仪器，但不会造成经济损失。

但是我们不能一味依赖仿真，仿真软件虽然方便可也能增加惰性，不能真正起到提高我们动手能力的目的。

3熟练了对word文档的格式编排，尝试使用新的画框图软件visio。

Word软件应用极为广泛，熟练对文档的排版是大学生的基本技能要求。

通过对该报告的排版，我在这方面的能力得到了很大的提高。

4热爱生活，体验生活，完善生活。

设计开始时毫无头绪，不知道该设计什么，能设计什么。

灵感总是青睐于热爱生活的人，设计该题目的灵感就来自于体育场，我就想到了设计一个万用型的计分器。

所以最终决定设计一个十进制加一计数器。

5本次课程设计让我对学以致用有了深刻的体会。

宋代朱熹有诗“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。

课堂上学得仅仅是理论，理论可以指导实践，但在实际做的过程中往往不是那么得心应手，或许是困难重重，荆棘满地，这就需要我们用所学的知识去分析解决问题，这过过程我感觉可以称之为“反哺”，它有利于我们对知识的理解，加深我们对知识的掌握，促进我们对知识的应用。

6通过这此电子设计提高了我对数电，模电学习的兴趣，在生活中有很多电子商品，可我们感觉离我们可能太远，于是望而却步，徘徊不前。

如果有这样的心理，那永远不可能进步，永远不可能接触到电子设计。

所以我们需要勇气去尝试，积累设计的宝贵经验，不积跬步无以至千里，最终我们定当越做越好。

第6章参考文献

[1]艾永乐，付子义.数字电子技术基础.北京：

中国电力出版社，2008.

[1]康华光.电子技术基础.第五版.北京：

高等教育出版社，2008

[2]艾永乐，付子义.模拟电子技术基础.北京：

中国电力出版社，2008.

[2]周瑞景，张丽，娜丁莉.基于protues的电路及单片机设计仿真,第二版.北京：

北京航空航天大学出版社，2010.