物理与机电工程学院(2015——2016学年第一学期)《计算机辅助电路设计》综合设计报告可编程计数器专业:电子信息科学与技术学号:2014216041姓名:张腾指导教师:周佐项目十七可编程计数器一、设计目的及任务1.1设计目的掌握74LS90的功能原理;利用74LS90完成简单计数器电路设计。每隔1s,计数器增1;能以数字形式显示时间。熟练掌握计数器的各个部分的结构。计数器间的级联。不同芯片也可实现六十进制。1.2设计任务利用两片74Ls90构成六十进制(0~59)计数器,并用AltiumDesigner进行仿真。二、原理及过程2.1系统原理图2.2原理分析认识芯片:74LS90计数器是一种中规模二-五-十进制异步计数器,管脚图如图所示。R01、R02是计数器置0端,同时为1有效;R91和R92为置9端,同时为1时有效;若用A输入,QA输出,为二进制计数器;如B为输入,QB-QD可输出五进制计数器;将QA与B相连,A做为输入端,QA-QD输出十进制计数器;若QD与A输入端相连,B为输入端,电路为二-五混合进制计数器。74LS90的功能表:2.3理论分析当接通电源,电路开始工作时,显示器显示从0开始依次递增到59,然后重新回到0再开始依次递增到59,如此反复,直到关掉电源。三、系统仿真3.1仿真原理图3.2仿真结果图3.3仿真步骤1.按可编程计数器的原理图在Multisim中连接电路。2.打开开关,开始仿真.3.4仿真结果及分析显示器可显示:00、01、02、03、04、05、06、07、08、09、1-、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59。四、PCB设计包括PCB设计步骤及PCB图,所用原件、封装形式报表,3D视图等。4.1原理图根据仿真原理图重新设计AltiumDesigner原理图,由于缺少相应元件,这里用MC74HC4511先进行翻译,再输入到显示器。如下图所示4.2元件清单及封装形式报表单击菜单Reports/BillofMaterials,系统自动显示元件清单及封装形式,如下图所示。4.3制作PCB板1.在原项目中添加一个PCB,并进行保存;2.单击菜单Design/UpdatePCBDocumentPCB1,弹出窗口开始导入,如下单击ValidateChanges,检查没有任何错误后单击ExecuteChanges开始导入PCB,导入后根据实际情况放置元件,待放置完成后切换到keep-outlayer层,画电气边界,完成后如下图1)设置布线规则设置线宽执行菜单Design/Rules,弹出PCBRulesandConstriaintsEditor对话框,双击选项DesignRules/Electrical下面的子文件,单击Clearance选项,设置最小安全间距为10mil增加一个新的Width选项,并命名为N_VCC,点击Net选项,下拉列表框选择VCC,在Constraint中定义导线宽度Preferred、Minimum、Maximum的值均为30mil。用类似方法,再增加一个名为N_GND,同样GND网络导线宽为30mil。完成后单击OK2)开始自动布线单击菜单AutoRoute/All,开始自动布线。布线完成后参考效果如图所示3)添加覆铜区在TopLayer单击菜单place/polygonpour,添加大面积覆铜区,并使GND与覆铜区相连,添加覆铜区后的的效果如图所示4)重新定义板的大小单击菜单View/BoardpoinningMode1,然后单击菜单Design/RedefineBoardshape,对板进行裁剪。5)3D视图裁剪完成后单击菜单View/3DlayoutMode查看3D视图,按住键盘Shift,点击鼠标右键进行拖动查看3D图,如下图五、结果及结论结果:当接通电源,电路开始工作时,显示器显示从0开始依次递增到59,然后重新回到0再开始依次递增到59,如此反复,直到关掉电源。结论:利用所学的数字电路的知识,设计了一个60进制(0-59)的计数器。利用两块74LS190芯片的组合进行计数,并将结果输入到翻译器,待翻译完成后再输入到显示器。六、心得体会1、通过本实验的学习,我进一步掌握了74LS90的功能原理。基本能够利用74LS90完成简单计数器电路设计。2、实验过程中最关键的是熟悉74LS90的功能,再根据其功能设计相关计数器,就可以做到得心应手。3、在设计过程中我查阅了大量的资料,了解了许多关于计数器设计方面的问题,进一步理解了各种元器件的使用方法。4、这次课程设计让我学到了很多,掌握了简单的电子电路的设计与制作。在制作电路时,我深深体会到连接电路时一定要认真仔细,每一步骤都要认真分析。5、本次课程设计也反映出很多问题,比如竞争—冒险现象是很常见的,并且消除此现象并不是很容易,尤其是对结构复杂的电路而言,往往消除了一处竞争—冒险现象,又产生了另一处,此问题需要我以后多加注意。6、本设计原理简单,结构清晰,较为容易仿真成功。从本次课程设计中使我获益匪浅,7、在实验过程中要用心面对每一个问题,通过不断的努力去解决这些问题.在解决设计问题的同时自己也在其中有所收获。8、首先使我对数电这门课程有了更深的体会,通过对60进制计数器的设计使我将以前所学的理论知识运用到实际中去,使用Multisim软件进行仿真,使我找到了很多以前没有完全理解的知识,通过再次查找资料,我又学会了很多。9、通过这次设计我深刻感到自己的知识十分有限,在以后的课程学习中一定要认真学习理论知识,充实自己。