单时钟同步24进制计数器课程设计报告.doc

单时钟同步24进制计数器课程设计报告1. 设计任务1.1 设计目的1. 了解计数器的组成及工作原理。2. 进一步掌握计数器的设计方法和计数器相互级联的方法。 3. 进一步掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。 4. 进一步掌握数字系统的制作和布线方法。5. 熟悉集成电路的引脚安排。1.2 设计指标 1. 以24为一个周期，且具有自动清零功能。2. 能显示当前计数状态。 1.3 设计要求1.画出总体设计框图，以说明计数器由哪些相对独立的功能模块组成，标出各个模块之间互相联系，时钟信号传输路径、方向。并以文字对原理作辅助说明。2.设计各个功能模块的电路图，加上原理说明。3.选择合适的元器件，利用multisim仿真软件验证、调试各个功能模块的电路，在接线验证时设计、选择合适的输入信号和输出方式，在确定电路充分正确性同时，输入信号和输出方式要便于电路的测试和故障排除。4.在验证各个功能模块基础上，对整个电路的元器件和布线进行合理布局。5.打印pcb板，腐蚀，钻孔，插元器件，焊接再就对整个计数器电路进行调试。2.设计思路与总体框图.计数器由计数器、译码器、显示器三部分电路组成，再由555定时器组成的多谐振荡器来产生方波，充当计数脉冲来作为计数器的时钟信号，计数结果通过译码器显示。图1所示为计数器的一般结构框图。十位数码显示管译码驱动异步清零计数器计数脉冲(由555电路产生) 个位位数码示像管译码驱动异步清零计数器强制清零 图1 计数器结构框图3.系统硬件电路的设计3.1 555多谐荡电路555多谐振荡电路由ne555p芯片、电阻和电容组成。由ne555p的3脚输出方波。 图2 555电路 3.2 计数器电路集成计数芯片一般都设置有清零输入端和置数输入端，而且无论是清零还是置数都有同步和异步之分。有的集成计数器采用同步方式，即当cp触发沿到来时才能完成清零或置数任务；有的集成计数器则采用异步方式，即通过触发器的异步输入端来直接实现清零或置数，与cp信号无关。本设计采用异步清零。由2片十进制同步加法计数器74ls160（图2-1-1）、一片与非门74ls00（图2-1-2）和相应的电阻、开关。由外加送来的计数脉冲（由555电路产生）送入两个计数器的clk端，电路在计数脉冲的作用下按二进制自然序依次递增1，当个位计数到9时，输出进位信号给十位充当使能信号进位。当计数到24，这显示器个位输出0010（也就是4），显示器十位输出0010也就是2），显示器十位计数器只有qc端有输出，显示器个位计数器只有qb端有输出，将十位的qc、个位的qb端接一个二输入与非门，与非门输出一路送入十位计数器的清零端，一路送入个位计数器的清零端，将整个电路清零，完成周期为24的计数。 3.3 译码和显示电路由2个74ls48 和2个数码管组成驱动电路将计数器输出的8421bcd码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。数码管通常有发光二极管（led）数码管和液晶（lcd）数码管，本设计提供的为led数码管。3.4 强制清零按下复位开关使两计数器的端强制为低电平从而进行强制清零。4系统设计仿真4.1仿真原理图根据计数器的一般结构框图，我们通过查阅资料书和上网查询，了解不同元件的功能和实用性，考虑性价比后，制作出的计数器的原理图，如图3所示。 图3 计数器电路原理图4.2各功能元件的分析1设计原理图中各功能元件的引脚图或逻辑功能图的分析如下所示：174ls48：七段显示译码器的主要功能是把8421b码译成对应于数码管的7个字段信号，驱动数码管，显示出相应 的十进制数码。d,c,b,a是8421bcd码的4位 输人信号，a,b,c,d,e,f,g是七段译码输出信号，lt，rbi，bi为控制端。灯测试输人端lt：当lt=0，bi1时，无论a3a0为何种状态，a,b,c,d,e,f,g的状态均为0，数码管七段 全亮，显示 “8”字形，用以检查七段显示器各字段是否能正常工作。灭零输入端rbi：当rbi0时，且lt1，bi0时，若da的状态均为0，则所有光段均灭，在数字显 示中用以熄灭不必要的0。例如，显示0021，21前面的两个0是多余的，可以通过在对应位加灭零信号 （rbi0）的方法去掉多余的零。 图5 74ls48和半导体数码管的连接图 2. 74ls00：74ls00为四二输入与非门。 图6 74ls00引脚图3. 74ls160：74ls160是4位同步十进制计数器 。图7 74ls160 引脚图 图8 74ls160逻辑图 表1 74ls160计数器的逻辑功能表 输入输出ctp ctt cpd d d dq3 q2 q1 q0 l l l lh h 计数l 保持4.数码管：半导体七段显示器分为共阴极接法和共阳极接法两种，对于共阴极接法，若需要某字段亮，则需使该字段为高电平；同理，对于共阳极接法，若需某字段亮，则需使该字段为低电平 图8 半导体数码管共阴极接法和共阳极接法5. 总结与致谢5.1总结通过这次对计数器的设计与制作，让我们了解了设计电路的程序。在此次的计数器设计过程中,更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法.在连接二十四进制的接法中,要求熟悉逻辑电路及其芯片各引脚的功能,那么在电路出错时便能准确地找出错误所在并及时纠正了.通过这次对计数器的设计制作，让我了解了电路设计的基本步骤，也让我了解了关于计数器的原理与设计理念，要设计一个电路先进行软件模拟仿真再进行实际的电路制作。但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。通过这次学习，让我们对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手操作才会有深刻理会，才会有收获。对我们电子信息专业的本科生来说，实际能力的培养至关重要，而这种实际能力的培养单靠课堂教学是远远不够的，必须从课堂走向实践。这也是一次预演和准备毕业设计工作。通过课程设计，让我们找出自身状况与实际需要的差距，并在以后的学习期间及时补充相关知识，为求职与正式工作做好充分的知识、能力准备，从而缩短从校园走向社会的心理转型期。课程设计达到了专业学习的预期目的。在两个星期的课程设计之后，我们普遍感到不仅实际动手能力有所提高，更重要的是通过对电路板制作流程的了解，进一步激发了我们对专业知识的兴趣，并能够结合实际存在的问题在专业领域内进行更深入的学习。5.2 致谢最后感谢系里给予我们这个宝贵的平台，让我们有了锻炼自己、展示自己的机会。感谢所有帮助过我们的老师、同学！再次我们真诚的对你们说声：谢谢！我们会把老师们的教导铭记于心，运用到今后的学习和工作中！6参考文献1 电子技术基础（第五版）华中科技大学电子技术课程组编m康华光主编，陈大钦、张林副主编，高等教育出版社附录一：电路原理图与pcb图1. protel原理图2.pcb原理图附录二：元器件清单24进制计数器元器件品名型号规格数量封装计数器74160n2片no16译码器74ls482片no16555555电路（ne55