60进制计数器.doc

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1、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。 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。 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 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 18 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。译码显示译码显示十进制计数器（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 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CPRDLDEPET工作状态0置零10预置数1101保持110保持1111计数连接方式如图2.1图2.1 十进制计数器（个位）2.2、十进制计数器（十位）电路图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。T1为电容充电时间，T2为电容放电时间。充电时间 放电时间 矩形波的振荡周期555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 = =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 第三章 绘制原理图完整原理图 图3.1 完整原理图 第四章 测试方法（仿真）测试步骤：1） 进入Multisim7界面图4.1 软件页面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，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。 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） 图5.2 555定时器仿真（2）2) 对总电路的测试图5.3 总电路的仿真计数器计数的仿真起点00和仿真终点59，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。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，2006.1：2702753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 .2004.1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1U1，U2同步十进制计数器74LS160D2 2U8A与门74LS21D13U5A与非门74LS00D14U6A非门74LS04D15U3,U4共阴极显示器DCD-HEX26555定时器LM55517R1电阻510K1R2510K18C电容1uF1Cs10pF19LED1发光二极管LED-red1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100912