1、设计题目二：自动循环计数器一、设计任务：1. 用集成计数器实行 39 自动循环计数。2. 电路能实现 39 加法和 39 减法循环计数。3. 输出用数码显示。二、总体设计思想： 根据题目要求，系统可以划分为以下几个部分，基本思想如下：1、电源部分，由它向整个系统提供+5V 电源。2、单脉冲产生部分：功能是由它产生单个脉冲，为循环计数部分提供计数脉冲。3、译码显示电路部分：计数器输出结果的数字显示。4、加/减控制电路部分：实现加或减循环计数功能由控制部分完成。5、可逆计数器部分：完成 39 的可逆加或减循环计数。系统设计方框图如图 1 所示。加/减控制电路单脉冲产生译码显示电路可逆计数器电源图
2、1 39 加/减可逆自动循环计数器系统设计方框图三、各个单元逻辑电路及其工作原理3.1、译码显示电路：1、方案论证方案一：采用 74LS47 TTL BCD7 段高电平有效译码/ 驱动器，数码管需2选用共阳极数码管。方案二：采用 74LS48 TTL BCD7 段译码器/ 内部上拉输出驱动。采用74LS48 不需要外接电阻。确定方案：采用 74LS47 TTL BCD7 段高电平有效译码/ 驱动器，数码管需选用共阳极数码管，需要外接一个 200 欧姆的电阻。2、译码显示电路的设计74LS47 的引脚见图 2，74LS47 的功能表如表 1 所示，其中，A0, A1, A2,A3 为七段译码器的
3、输入端，ag 为 7 段译码输出端。BS204A01A23CT74LS247+5V来自计数器 七 段 译 码 器 和 数 码 管 的 连 接 图510 7abcdefgRBII LTA1122LT3BI4RI5A3607GND891101213141516+UCCT 74LS27CT74LS247型 译 码器 的 外 引 线 排 列 图abcdefg图 2 74LS47 引脚图表 1 74LS47 引脚功能表七段译码驱动器功能表输入 输出十进数或功能LT RBI A3A2A1 A0 BI/RBOa b c d e f g0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 11 1 x 0
4、0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 12 1 x 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 03 1 x 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 04 1 x 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 05 1 x 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 06 1 x 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 07 1 x 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 18 1 x 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 09 1 x 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 03灭灯 x x x x x x 0 1 1 1 1 1 1 1灭零 1 0 0 0 0 0 1
5、 1 1 1 1 1 1 1试灯 0 x X x x x 1 0 0 0 0 0 0 0(1) ：试灯输入端。 用来检验数码管的七段是否正常工作。当 LT0 时，LT无论 A0A1A2A3 为何状态，输出均为 0，数码管全亮，显示“8”字。（2） ：灭灯输入端。 只要 BI0，无论 A0A1A2A3 为何状态，输出均为BI1，七段全灭，无显示。（3） ：灭零输入端。在/LT1 的前提下，当 /RBI0 且输入RIA0A1A2A30000 时，译码器各段输出全为高电平，显示器各段全灭，而当输人数据为非零数码时，译码器和显示器正常输出，显示“0” 。利用此功能可以实现对无效零进行消隐。数码管显示原
6、理见图 3。图 3 数码管显示原理3.2、加/减控制电路1、方案论证方案一：74LS191 TTL 为 4 位二进制同步加/减计数器。方案二：74LS190 TTL BCD 同步加/减计数器。方案三：74LS192 TTL 可预置 BCD 双时钟可逆计数器。方案四：74193 TTL 可预置四位二进制双时钟可逆计数器。确定方案：经过比较，结合系统要求，决定采用方案三。2、控制部分及循环加减计数部分的设计同步十进制可逆计数器 CT74LS192，逻辑功能示意图见图 4。4逻辑功能示意图： 拐角 3,2,6,7：数据输入端 拐角 15,1,10,9：数据输出端拐角 12,13：悬空 拐角 11：控
7、制置数端拐角 14：清零端 拐角 4,5：双时钟U 1 07 4 L S 1 9 2 DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD11BO13CO12CLR14图 4 逻辑功能示意图 3、74LS192 功能表：注：拐角 14：CR 拐角 11：/LD表 2 74LS192 功能表4、74LS192 主要逻辑功能：（1）异步置数：CR=0,/LD=0, QA QB QC QD= A B C D（2）加计数：CR=0,/LD=1, CPu=CP, CPd=1, QA QB QC QD 按加法计数（3）减计数：CR=0,/LD=1, CPu=1, CPd=CP, QA Q
8、B QC QD 按减法计数5、课程设计答辩完后，发现用 74LS190 来实现更为简便，于是又重新设计，采用方案二，具体操作如下：（1）集成十进制同步加减计数器 CT74LS190，逻辑功能示意图见图 5。图 5 逻辑功能示意图输入 输出拐角 14 拐角 11 A B C D QA QB QC QD逻辑功能1 * * * * * 0 0 0 0 置 00 0 1 0 1 0 1 0 1 0 置数0 1 * * * * 1 0 1 0 保持5（2）74LS190 功能表见表 3表 3 74LS190 功能表 主要逻辑功能。采用方案二，只需再加一个 JK 触发器控制 74LS190 加减计数翻转就
9、可以了；四、系统逻辑框图39 加法计数：U374LS47DA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO4U6B74LS02DU7C74LS02DU8D74LS02DU974LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD11BO13CO12CLR14GNDGND1920GND1516171821 0GND639 减法计数：U474LS47DA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO4U5A74LS02DU1074LS192DA15B1C10D9UP5QA3Q
10、B2QC6QD7DOWN4LOAD11BO13CO12CLR14GNDGNDU11A74LS00DU12B74LS00D222326272425280GND五、 总体电路设计图：1、74Ls190:VCC5VVCC5VVCC5VVCC5VU5A74LS112D1Q 51Q 61PR41K2 1CLR151J3 1CLK1U1DCD_HEXXFG1X12.5 VX2 2.5 VKey = CR1470X52.5 VX62.5 VVCC 13VCCVCCU6A74LS20DU6B74LS20DU7D74LS04DU7E74LS04DU7F74LS04DU8A74LS08D1117U974LS190
11、DA15B1C10D9U/D5QA3QB2QC6QD7CTEN4LOAD11RCO13MAX/MIN12CLK14 15761012891640VCC 22、工作原理：7由单脉冲产生单元产生的计数脉冲送至 74LS190 的 CP 端，做加法时，190 的 D/ 端U需接地，通过手动开关 S2 实现。加法计数当加过 9 时，在 CC/CR 端将发出一个进位正脉冲，9 再加 1 按照题目要求应该变成 3；做减法时按照题目要求 3 减 1 应该变成 9，在此利用 74LS298 双 4 位 2 选一数据选择器将预置数据 3（0011 ）或 9（1001）选择一个数据送给 190 的预置数据端 DC
12、BA，实现的方法是，将加 9 后产生的正脉冲反相后与减法时减到2 由 138 译码得到的负脉冲进行或运算送至 298 的 CLK 端，CLK 将预置的无论加或减的预置数 0011 或 1001 数据送至 190 的与之数据端，298 的 WS 端为数据选则端，即 WS=1选 0011 加法预置数，WS=0 选 1001 减法预置数。2、74Ls192：8五、 仿真电路安装、调试测试结果，出现的问题、原因及解决方法在安装调试过程中，遇到了一定的问题，具体如下：1、由于仿真软件第一次使用，一些小的使用技巧没有掌握，经常导致译码显示器不亮。2、设计原理都清楚，一到仿真的时候就会出现问题。3、通电检查
13、，通电后做加法时，数码管又反应，但显示数据不正确，怀疑是电源或接地有误，经查果然如此，经重新调整，故障排除。六、 总结设计电路的特点和方案的优缺点本方案设计电路的特点是，除了满足题目要求的指标外，还补充了电源设计。优点：电路设计比较简明，易于实现，有些内容超过了题目要求，例如，单脉冲产生部分和电源部分。缺点：此电路的实现与设计要求有一定差距，以后再遇到设计问题，会从多个角度去考虑。八、 收获、体会通过这次课程设计，是我收获很大；初步掌握电子电路的计算，掌握了一点数字电路的一般设计方法，具备初步的电路设计能力。同时学会了如何通过网络资源、书刊、教材及相关的专用手册等来查阅所需资料。熟悉了常用电子
14、器件的类型和特性并初步学会了怎样合理地选用。初步掌握了普通电子电路的安装、布线、调试等基本技能。提高了综合运用所学的理论知识来独立分析和解决问题的能力。进一步熟悉了电子仪器的正确使用方法。学会了如何撰写课程设计总结报告。培养自己严谨、认真的科学态度和踏实细致的工作作风。整个设计过程从一开始不知所云到现在能动手设计和安装、调试，遇到了不少的困难，但是通过老师的精心指导和自己的刻苦努力，都一一克服了，是我深深体会到，要想将来成为一名国家的合格建设者和栋梁，需要脚踏实地，刻苦学习、努力钻研、勇攀高峰，同时也从中体会到了成功的快乐，在这里，我要向辛苦耕耘的老师说一声：老师您辛苦了，非常感谢您-敬爱的老师！九、参考文献1中国集成电路大全TTL 集成电路 国防工业出版社，198592实用电子电路手册北京：高等教育出版社，19913数字电子技术实验及课题设计北京：高等教育出版社，19954魏立君，韩华琦.COMS4000 系列 60 种常用集成电路的应用.北京：人民邮电出版社，1993
