计数器的设计与应用终结版.docx

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计数器的设计与应用终结版

课题：

计数器的设计与应用

课

程

报

告

成员信息：

专业

电气工程及其自动化

成绩

成

员

张同凯

09142221电气0906

张廷儒

09142192电气0905

张俊强

09142184电气0904

张子超

09142201电气0905

郭惠来

09142029电气0905

电路40

报告30

答辩30

老师

点评

海滨学院课程设计任务书

课程电子电力实验及仿真

题目计数显示器

主要内容：

1、设计一个两位显示计数器并且将其焊接到电路板上

2、要求整个系统有较强的抗干扰能力

3、计数器的计数范围为00~~99

4、将计数值准确显示在数码管上

5、画出控制电路逻辑图。

主要参考资料：

[1]模拟电子技术基础（第四版）清华大学电子学教研组编

[2]数字电子技术基础（第五版）清华大学电子学教研组编

[3]电子电路实验及仿真（第二版）清华大学出版社编

[4]Protel99SE电路设计教程电子工业出版社编

[5]电路基础分析北京交通大学出版社编

目录

1任务和要求1

2总体方案设计与选择1

3电路组成和工作原理2

4单元设计3

4.174LS290芯片3

4.274LS47芯片5

4.3七段共阳极数码管7

5设计步骤及方法8

5.1设计方案8

5.1.1软件仿真9

6产品实物图展示10

7设计总结11

参考文献12

1任务和要求

实验课题：

计数器的设计与应用

实验目的：

通过计数器电子电路的系统设计和仿真，要掌握仿真软件的使用，同时熟练掌握逻辑芯片74LS29、74LS47及数码管得的基本功能和其使用方法，并且了解其各个引脚的功能作用，同时我们也要在学习过程中熟悉逻辑电路系统的大概流程。

并且对比纯硬件电路实现的计数器和用可编程的电路（基于STC89C52）实现的显示计数器做对比，得出其优缺点。

实验内容：

1.画出并熟悉数字时钟的主体电路逻辑图；

2.查阅资料搜集各芯片的引脚结构及功能，关键步骤，为下面的接线和布线做准备；

3.在仿真软件上连线仿真并调试，及时发现问题并改成。

2总体方案设计与选择

表1给定条件及器件

元件名

型号

数量

集成电路

74LS74

2个

74LS290

2个

电阻

1kΩ

12个

数码管

七段共阳

2个

三极管

3DG

1个

导线

——

若干

电路板

····

1块

3电路组成和工作原理

分析系统的逻辑功能，画出其框图

数码管

（个位）

脉冲发生器

74LS47

74LS290

数码管

（十位）

图1计数器系统的原理框图

计数器是一种广泛使用的集成电路，它能够用不同的状态来表示输入脉冲的个数，在数字系统的控制、运算及分频等方面都离不开计数器的应用。

计数器的基本原理是记录输入脉冲的个数，其所能记录脉冲数目的最大值，即电路所能表示状态数目的最大值，称计数器的模。

根据计数器模数的不同，有二进制计数器、十进制计数器之分，此外按计数器工作方式分类又有同步计数器和异步计数器两类。

同步计数器与异步计数器的区别在于构成计数器的各触发器与时钟脉冲之间的关系。

在时钟脉冲的工用下，各触发器状态同时发生反转的计数器称为同步计数器；相反，各触发器之间没有一个共同的时钟信号，这样的计数器则称为异步计数器。

4单元设计

4.174LS290芯片

74LS290的芯片基本介绍：

74LS290芯片为异步2—5—10进制计数器，其中Q0—Q3位其输出位，CP1，CP0为脉冲信号输入端，R0

（1）,R0

（2）为复位端,S91,S92为置位端。

其引脚图及相应功能如下：

74LS290引脚图及逻辑功能：

图74LS2902－5－10进制计数器

（a）外引脚图（b）逻辑符号

输入

输出

功能

R0a*Rob

S9a*S9b

CP

Q3Q2Q1

Qo

CPo

CP1

顺序

1

0

×

×

-

000

0

异步置0

×

1

×

×

-

100

1

异步置9

0

0

↓

↓

0

000

0

2-5进制计数

1

001

1

2

010

0

3

011

4

100

5

000

图74LS290功能表

74LS290基本工作方式：

1.二进制计数：

将计数脉冲由CP0输入，由Q0输出

计数顺序

计数器状态

CPo

Qo

0

0

1

1

2

0

图二进制计数器

2.五进制计数：

将计数脉冲由CP1输入，由Q3、Q2、Q1输出

计数顺序

计数器状态

CP1

Q3Q2Q1

0

000

1

001

2

010

3

011

4

100

5

000

图五进制计数器

3.8421BCD码十进制计数：

将Q0与CP1相连,计数脉冲CP由CP0输入

计数

计数器状态

顺序

Q3Q2Q1Qo

0

0000

1

0001

2

0010

3

0011

4

0100

5

0101

6

0110

7

0111

8

1000

9

1001

10

0000

图8421BCD码十进制计数器

4.274LS47芯片

74LS47是BCD-7段数码管译码器/驱动器，74LS47的功能用于将BCD码转化成数码块中的数字,通过它解码，可以直接把数字转换为数码管的显示数字

74LS47译码器原理：

译码为编码的逆过程。

它将编码时赋予代码的含义“翻译”过来。

实现译码的逻辑电路成为译码器。

译码器输出与输入代码有唯一的对应关系。

74LS47是输出低电平有效的七段字形译码器，它在这里与数码管配合使用，表2列出了74LS47的真值表，表示出了它与数码管之间的关系。

表1<74LS47功能表>

输入输出显示数字符号

（1）

：

试灯输入，是为了检查数码管各段是否能正常发光而设置的。

当

=0时，无论输入A3，A2，A1，A0为何种状态，译码器输出均为低电平，若驱动的数码管正常，是显示8。

（2）

：

灭灯输入，是为控制多位数码显示的灭灯所设置的。

时，不论

和输入A3，A2，A1，A0为何种状态，译码器输出均为高电平，使共阳极7段数码管熄灭。

（3）

：

灭零输入，它是为使不希望显示的0熄灭而设定的。

当对每一位A3=A2=A1=A0=0时，本应显示0，但是在

作用下，使译码器输出全1。

其结果和加入灭灯信号的结果一样，将0熄灭。

（4）

：

灭零输出，它和灭灯输入

共用一端，两者配合使用，可以实现多位数码显示的灭零控制。

74ls47芯片引脚图

4.3七段共阳极数码管

数码管有共阴极和共阳极两种对于共阳数码管，字形驱动输出0有效，字位驱动输出1有效；而对于共阴数码管则相反，即：

字形驱动输出1有效，字位驱动输出0有效

显示器普遍地用于直观地显示数字系统的运行状态和工作数据发光二极管（LED）由特殊的半导体材料砷化镓、磷砷化镓等制成，可以单独使用，也可以组装成分段式或点阵式LED显示器件（半导体显示器）。

分段式显示器（LED数码管）由7条线段围成8字型，每一段包含一个发光二极管。

外加正向电压时二极管导通，发出清晰的光。

只要按规律控制各发光段亮、灭，就可以显示各种字形或符号。

LED数码管有共阳、共阴之分。

图是共阳式、共阴式LED数码管的原理图和符号。

图3-9共阳式、共阴式LED数码管的原理图和数码管的符号图

数码管使用条件：

a、使用电压段：

根据发光颜色决定；

b、小数点：

根据发光颜色决定

c、使用电流：

静态：

总电流80mA（每段10mA）；动态：

平均电流4-5mA峰值电流100mA

数码管使用注意事项说明：

（１）数码管表面不要用手触摸，不要用手去弄引角；

（２）焊接温度：

２６０度；焊接时间：

1s

（３）表面有保护膜的产品,可以在使用前撕下来。

5设计步骤及方法

5.1设计方案

采用了异步2-5进制计数器、74LS47、七段数码管及电阻导线若干。

构成十进制计数器，对方波信号进行计数。

利用74LS290,74LS74芯片来制作一个手动计数器，利用74LS290的8421BCD码十进制计数：

将Q0与CP1相连,计数脉冲CP由CP0输入及74LS47来驱动七段共阳极数码管，实现计数功能。

硬件电路图如图

硬件电路原理图如下

5.1.1软件仿真

基于Multisim软件的仿真电路及仿真结果如下所示：

6产品实物展示：

7设计总结

经过一周的努力，我们终于完成了电子课程设计——计数器课程设计。

通过这一周不断的查找资料的过程让我们积累了很多实际操作经验，已初步掌握了数电的应用技术，以及数字电路的知识和有关器件的应用。

我们深刻地体会到数字电子技术对当代社会发展的重要作用。

经过这次课程设计，我们学到很多东西。

社会的不断发展电子产品实践使我们认识到我现在所学的知识还远远不够，在实际操作应用中有些问题还不能解决，所以我们要在今后的学习中更加努力，学好自己的专业知识以充实我们自己，来适应日新月异的现代社会。

在这次课程设计中，我们学会了Protel的使用和操作,学会了如何更充分的利用网络资源,学会了怎么看电路图,读电路图,这些都使我们受益匪浅，并为我们以后的学习和工作积累了丰富的经验。

这次的电子电路仿真课程设计是在我们学完模电一年后进行的，通过这次的电子电路课程设计，重拾数、模电知识，发现自己对数模、电知识已经忘了不少，只能再拿出课本来翻，不过也因此学到不少知识，让自己学到的东西联系实际，提高理论应用能力，锻炼了动手能力。

更重要的是通过这次设计，了解到了其实做项目，做工程设计并不是困难，要大胆的尝试，不要缩手缩脚，任何一个项目都可以划分成若干个模块，然后再通过控制电路把这些电路连接起来，反复的调时就能成功。

也许你对要设计的项目感到很头疼，但分成自己熟悉的模块后，你就会发现其实很简单，你就会发现自己认为不能做到的事已经成功了。

参考文献

[1]模拟电子技术基础（第四版）清华大学电子学教研组编

[2]数字电子技术基础（第五版）清华大学电子学教研组编

[3]电子电路实验及仿真（第二版）清华大学出版社编

[4]Protel99SE电路设计教程电子工业出版社编

[5]电路基础分析北京交通大学出版社编