1、 成都理工大学工程技术学院数字电路设计报告第 1 页 共 14 页六十进制计数器设计报告姓 名： 学 号： 班 级： 13 电气工程 1 班 系 别： 自动化工程系 指导教师： 时 间： 2015-1-10 成都理工大学工程技术学院数字电路设计报告第 2 页 共 14 页目 录1.概述21.1 计数器设计目的31.2 计数器设计组成32.六十进制计数器设计描成都理工大学工程技术学院数字电路设计报告第 3 页 共 14 页述4 2.1 设计的思路62.2 设计的实现63. 六十进制计数器的设计与仿真73.1 基本电路分析设计7 3.2 计数器电路的仿真104.总结13成都理工大学工程技术学院数字
2、电路设计报告第 4 页 共 14 页4.1 遇到的问题及解决方法134.2 实验的体会与收获141 概述计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来及脉冲数，还常用作数子系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能。计数器种类很多。按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器。根据计数制的不同，分为二进制计数器、十进制计数器和任意进制计数器。根据计数器的增减趋势，又分为加法、减法和成都理工大学工程技术学院数字电路设计报告第 5 页 共 14 页可逆计数器。还有可预制数和可变程序功能计数器等等。目前，无论是 TTL 还是 CMOS 集成电路，都有品
3、种较齐全的中规模集成计数器。使用者只要借助于器件手册提供的功能和工作波形图以及引出端的排列，就能正确运用这些器件。计数器在现代社会中用途中十分广泛，在工业生产、各种和记数有关电子产品。如定时器，报警器、时钟电路中都有广泛用途。在配合各种显示器件的情况下实现实时监控，扩展更多功能。1.1 计数器设计目的1)每隔 1s，计数器增 1；能以数字形式显示时间。2)熟练掌握计数器的各个部分的结构。3)计数器间的级联。4)不同芯片也可实现六十进制。1.2 计数器设计组成1)用两个 74ls192 芯片和一个与非门实现。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。3)本设计主
4、要设备是两个 74LS160 同步十进制计数器，并且由200HZ，5V 电源供给。作高位芯片与作低芯片位之间级联。4)两个芯片间的级联。2.六十进制计数器设计描述2.1 设计的思路成都理工大学工程技术学院数字电路设计报告第 6 页 共 14 页1) 芯片介绍：74LS192 为加减可逆十进制计数器，CPU 端是加计数器时钟信号，CPD 是减计数时钟信号 RD=1 时无论时钟脉冲状态如何，直接完成清零功能。RD=0，LD=0 时，无论时钟脉冲状态如何，输入信号将立即被送入计数器的输出端，完成预置数功能。2) 十进制可逆计数器 74LS192 引脚图管脚及功能表3) 74LS192 是同步十进制可
5、逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下所示：图 5-4 74LS192 的引脚排列及逻辑符号（a）引脚排列 (b) 逻辑符号图中： 为置数端， 为加计数端， 为减计数端， 为非同步进位输出端， 为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3 为计数器输入端，为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3 为数据输出端。输入 输出MR P3 P2 P1 P0 Q3 Q2 Q1 Q0成都理工大学工程技术学院数字电路设计报告第 7 页 共 14 页1 0 0 0 00 0 d c b a d c b a0 1 1 加计数0 1 1 减计数4) 利用两片 74ls192 分别作为六
6、十进制计数器的高位和低位，分别与数码管连接。把其中的一个芯片连接构成十进制计数器，另一个通过一个与门器件构成一个六进制计数器。5) 如下图：2.2 设计的实现1) 两芯片之间级联；把作高位芯片的进位端与下一级 up 端连接这是由两片 74LS90 连接而成的 60 进制计数器，低位是连接成为一个十进制计数器，它的 clk 端接的是低位的进位脉冲。高位接成了六进制计数器。当输出端为 0101 的时候在下个时钟的上升沿成都理工大学工程技术学院数字电路设计报告第 8 页 共 14 页把数据置数成 0000 这样就形成了进制计数器，连个级联就成为了 60 进制计数器，分别可以作为秒和分记时。2) 方案
7、的实现：使用 200HZ 时钟信号作为计数器的时钟脉冲。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00。此电路可以作为简易数字时钟的分钟显示。下图为 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）时钟脉冲置数进位译码显示译码显示图 1 系统总体框图3. 六十进制计数器的设计与仿真 3.1 基本电路分析设计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。2)功能表如下；成都理工大学工程技术学院数字电路设计报告第 9 页 共 14 页表 1
8、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 计数连接方式如下图：图 2 十进制计数器（个位）成都理工大学工程技术学院数字电路设计报告第 10 页 共 14 页3)十进制计数器（十位）电路图 3 十进制计数器（十位）4)时钟脉冲电路图 4 时钟脉冲电路5)置数电路图 5 置数电路6)进位电路5V 200Hz成都理工大学工程技术学院数字电路设计报告第 11 页 共 14 页图 6 进位电路7)译码显示电路图 7 译码显示电路8)选定仪器列表仪器名称 型号 数量 用途同步十进制计数器 74LS192 2
9、片级联构成 60 进制计数器与门 74ALS09N 各 1 个 辅助设计构成其他 计数器共阴极显示器 DCD-HEX 2 只 显示数字计数电压源 Vcc +5v 1 个 提供电压时钟脉冲 +5V 200Hz 1 个 提供时钟脉冲电压成都理工大学工程技术学院数字电路设计报告第 12 页 共 14 页3.2 计数器电路的仿真1)进入 Multisim10.0 界面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，然后单击放置。成都理工大学工程技术学院数字电路设计报告第 13 页 共 14 页3)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
10、，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。成都理工大学工程技术学院数字电路设计报告第 14 页 共 14 页5)观察结果看是否与理论分析的预测结果相同。4.总结4.1 遇到的问题及解决方法1、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成都理工大学工程技术学院数字电路设计报告第 15 页 共 14 页设计方面的问题，进一步理解了各种元器件的使用方法。2、这次课程设计让我学到了很多，不仅掌握了简单的电子电路的设计与制作，也掌握了毕业设计写作的方法和格式。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
11、分析。3、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。4.2 实验的体会与收获1、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，2、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。3、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。
