2位10进制加法计数器课程设计

目录第1章前言..................................................................................................................11.1摘要......................................................................................................................................11.2设计目的..............................................................................................................................11.3设计内容及要求...................................................................................................................1第2章设计方案..........................................................................................................22.1系统框图..............................................................................................................................22．2主要芯片功能介绍.................................................................................................................22.2.1四位二进制计数器74161介绍................................................................................22.2.2七段显示译码器7448介绍...........................................................................................32.3工作原理..............................................................................................................................4第3章硬件设计..........................................................................................................53.1单元电路设计......................................................................................................................53.2总硬件电路图......................................................................................................................7第4章仿真与试验......................................................................................................84.1仿真结果..............................................................................................................................84.2调试中遇到的问题...............................................................................................................8第5章结论和体会......................................................................................................9第6章参考文献........................................................................................................10二位十进制计数器1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。二位十进制计数器2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逻辑电路图二位十进制计数器3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1.47448引脚二位十进制计数器4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。二位十进制计数器5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。二位十进制计数器6A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10BI/RBO4QE9RBI5QF15LT3QG14U37448A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10BI/RBO4QE9RBI5QF15LT3QG14U474483.2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。二位十进制计数器73.2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、传感器一个二位十进制计数器8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”；二位十进制计数器9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