1、 2011 2012 学年 第 二 学期 数字电子技术 课 程 设 计 报 告题 目： 60 进制计数器设计 专 业： 10 级电子信息工程 班 级： 班 姓 名： 昂秦 鲍学贵 蔡开立 陈浩 陈明明 程乐乐 指导教师： 冯锁 电气工程系2012 年 5 月 23 日11、任务书课题名称 60 进制计数器设计指导教师（职称） 冯 锁（讲师）执行时间 2011 2012 学年第 二 学期 第 14 周学生姓名 学号 承担任务昂秦 1009121001 设计方案，置数电路的设计鲍学贵 1009121003 十进制计数器电路的设计蔡开立 1009121005 进位电路的设计陈浩 1009121007
2、 仿真与结果分析陈明明 1009121009 多谐振荡器电路的设计程乐乐 1009121011 译码显示电路的设计，电路图绘制设计目的 1. 掌握不同进制计数器的设计方法。2. 熟悉 74LS160 或 74LS161 同步加法计数器使用。3. 掌握单元电路组成系统电路的方法。设计要求1. 每隔 1 秒，计数器加 1。2. 当定时器递增到 59 时，定时器自动返回到 00。3. 输入信号由 555 定时器产生。4. 能显示计数值。5. 电源：300Hz ，5V。6. 根据要求设计出电路原理图。7. 进行电路的仿真和调试。2摘 要 (1)本课题的意义和完成的主要工作答：1，首先使我对数电这门课程
3、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。是学习深化与升华的重要过程，是对学生综合素质与工程实践的能力培养。在指导教师指导下合作完成 60 进制计数器设计任务，编写符合要求的设计说明书，并正确绘制相关图表。在课程设计中，应综合运用多种学科的理论知识与技能，分析并解决课程设计上的问题。2，本计数器由两个 10 进制计数器构成 60 进制计数器的接线图，右边的 10 进制计数器作为个位，左边的 10 进制计数器作为十位。输入端全部接地，计数开始循
4、环一周后通过置位法自动进行归 00，之后再继续循环计数。(2)获得了什么重要结论和有何独到见解答：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。(3)有价值的理论观点、方法及其前景答：可以用进制之间的相互转换来实现多进制功能的实现，如本课程设计用了两个74LS160 同步十进制计数器来实现 60 进制功能。所以对于任何一种逻辑电路与逻辑功能，只要找到其中相互转换的方法与联系，就可以用最普通的芯片与电路来实现复杂多样的电路与逻辑功能。由于现代社会模拟电子技术基
5、础和数字电子技术基础的高速发展，因而由这技术制造出来的越来越先进，数字钟体积小，安装使用方便，不仅可以作为家用电子钟，而且可以广泛用于车站、体育场馆等公共场所。虽然数字钟的外形和功能不尽相同，但是用于制造数字钟的原理基本上都是一样的。3目 录第 1 章 设计方案论证41.1 选择论证的基本过程41.2 设计方案框图4第 2 章 单元电路设计 52.1 十进制计数器（个位）电路52.2 十进制计数器（十位）电路52.3 555 定时器电路 62.4 置数电路72.5 进位电路72.6 译码显示电路7第三章 绘制原理图 8第四章 测试方法（仿真）9第五章 测试验证结果与分析 115.1 验证结果
6、115.2 理论分析 13第六章 设计心得与体会 15参考文献16附录 I 元器件清单 17附录 II 答辩记录及评分表 184第一章 设计方案论证1.1、选择论证的基本过程1）每隔 1s，计数器增 1；能以数字形式显示时间。2）当定时器递增到 59 时，定时器会自动返回到 00 显示，然后继续计时。整个计数过程中，LED1 即发光灯会显示进位信号。3）本设计主要设备是两个 74LS160 同步十进制计数器，并且由 300HZ，5V 电源供给。1.2、设计方案框图使用 300HZ555 定时器作为计数器的输入信号。根据设计基理可知，计数器初值为00，按递增方式计数，增到 59 时，再自动返回到
7、 00。此电路可以作为简易数字时钟的分钟显示。图 1.2 为 60 进制计数器的总体框图。十进制计数器（十位）十进制计数器（个位）555 定时器置数进位图 1.2 系统总体框图译码显示 译码显示5第二章 单元电路设计2.1、十进制计数器（个位）电路本电路采用 74LS160 作为十进制计数器，它是一个具有异步清零、同步置数、可以保持状态不变的十进制上升沿计数器。功能如表 2-1表 2-1 十进制计数器功能表CP RD LD EP ET 工作状态 0 置零 1 0 预置数 1 1 0 1 保持 1 1 0 保持 1 1 1 1 计数连接方式如图 2.1图 2.1 十进制计数器（个位）2.2、十进
8、制计数器（十位）电路6图 2.2 十进制计数器（十位)2.3、555 定时器555 定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成器件，它性能优良，适用范围很广，外部加接少量的阻容元件可以很方便地组成单稳态触发器和多谐振荡器，以及不需外接元件就可组成施密特触发器。因此集成 555 定时被广泛应用于脉冲波形的产生与变换、测量与控制等方面。图 2.3 为用 555 定时器设计的多谐振荡器的电路图及其电路产生的波形。图 2.3 多谐振荡器由多谐振荡器原理，结合上图可知其振荡周期 T=T1+T2。T 1 为电容充电时间，T 2 为电容放电时间。充电时间 1212()ln0.7()TRCRC放电时间
9、22矩形波的振荡周期 11212l()0.7()TRC555 组成的多谐振荡器实际电路参数的选择：由于实际电路所给的器件有限，其 R1 = R2 =510 K ，RC 振荡器电容为 1uF ，五号管脚所接的 Cs 为 10PF。所以其振荡周期为 T = 1212()ln0.7()TRRC7=1.53*0.7=1.071s，所以其周期为约为 1s.2.4、置数电路图 2.4 置数电路2.5、进位电路图 2.5 进位电路2.6、译码显示电路图 2.6 译码显示电路8第三章 绘制原理图完整原理图图 3.1 完整原理图9第四章 测试方法（仿真）测试步骤：1）进入 Multisim7 界面图 4.1 软
10、件页面2）右击空白处，选择放置元件，进入元器件选择区，选择要放置的元件，然后单击好。图 4.2 放置元件103）放置好各种器件之后，即可进行线路连接，同时标明所需参数值。设置元器件的参数时，用鼠标双击，弹出属性对话框，分别给元件赋值，并设置名称标号。4）确认电路无误后，即可单击仿真按钮，实现对电路的仿真工作。5）观察结果看是否与理论分析的预测结果相同。11第五章 测试验证结果与分析验证结果5.1、验证结果1)对 555 定时器的测试图 5.1 555 定时器仿真（1）12图 5.2 555 定时器仿真（2）2)对总电路的测试13图 5.3 总电路的仿真计数器计数的仿真起点 00 和仿真终点 5
11、9，之后计数器会自动恢复原来的 00 起点继续进行循环计数，并且进位输出灯 LED 灯会在 59 时发光。5.2、理论分析 本计数器由两个 10 进制计数器构成 60 进制计数器的接线图，右边的 10 进制计数器作为个位，左边的 10 进制计数器作为十位。输入端全部接地，计数开始循环一周后通过置位法自动进行归 00，之后再继续循环计数。图 5.4 60 进制计数器的接线图14计数器的状态转换图如图 5.5 所示图 5.5 计数器显示的状态转换图15第 6 章 设计心得与体会 本设计具有直观的图形界面。整个操作界面就像一个电子实验工作台，绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕
12、上，轻点鼠标可用导线将它们连接起来，软件仪器的控制面板和操作方式都与实物相似，测量数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上看到的。它们利用仿真产生的数据执行分析，分析范围很广，并可以将一个分析作为另一个分析的一部分的自动执行。 兼容性好的信息转换，提供了转换原理图和仿真数据到其他程序的方法，可以输出原理图到 PCB 布线（如Ultiboard、OrCAD、PADS Layout2005、P-CAD 和 Protel） ；输出仿真结果到MathCAD、Excel 或 LabVIEW；输出网络表文件；向前和返回注；提供互联网共享文件。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
13、匪浅，首先使我们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们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，使我们找到了很多以前没有完全理解的知识，通过再次查找资料，我们又学会了很多。在实际的操作过程中，能把理论中所学的知识灵活地运用起来，并在调试中会遇到各种各样的问题，电路的调试提高了我们解决问题的能力，学会了在设计中独立解决问题，也包括怎样去查找问题。16参考文献1彭介华. 电子技术课程设计指导M. 北京：高等教育出版社， 2002.6：23422王传新. 电子技术基础分析、调试、综合设计M . 北京：高等教育出版社，2006.1：27027
14、53阎石. 数字电子技术基础M.第 5 版.北京：清华大学出版社， 2006.5：2783114康华光.电子技术基础:数字部分M.第 4 版.北京：高等教育出版社，20005胡家宝.数字逻辑.北京：机械工业出版设，2006.26胡宴如.数字电子技术.高等教育出版社，2005.107电子制作.合订版.2005.88张志良主编.电子技术基础.机械工业出版社.20099牟小令主编.高效率音频功率放大器.西南师范大学学报.2003.110康华光编 电子技术基础 （数字部分).高等教育出版社 .2004.117附录 I 元器件清单表 1-1 元器件清单序号 编号 名称 型号 数量1 U1，U2 同步十进
15、制计数器 74LS160D 22 U8A 与门 74LS21D 13 U5A 与非门 74LS00D 14 U6A 非门 74LS04D 15 U3,U4 共阴极显示器 DCD-HEX 26 555 定时器 LM555 1R1 510K 17R2电阻510K 1C 1uF 18Cs电容10pF 19 LED1 发光二极管 LED-red 118附录 II 答辩记录及评分表表 2-1 答辩记录及评分表课题名称 60 进制计数器设计答辩教师（职称） 冯 锁（讲师）答辩时间 20112012 学年第 二 学期 第 14 周答辩记录评 分 表学生姓名 学号 评分昂秦 1009121001鲍学贵 1009121003蔡开立 1009121005陈浩 100912100719陈明明 1009121009程乐乐 1009121011表 2-2 答辩记录及评分表课题名称 60 进制计数器设计答辩教师（职称） 冯 锁（讲师）答辩时间 20112012 学年第 二 学期 第 14 周答辩记录评 分 表学生姓名 学号 评分昂秦 1009121001鲍学贵 1009121003蔡开立 1009121005陈浩 1009121007陈明明 100912100920程乐乐 1009121011
