十二进制计数器 11 自动化二班-何平川-201142140.doc

郑州科技学院郑州科技学院 数字电子技术 课程设计 题 目 十六进制计数器 学生姓名 李 亚 明 专业班级 自动化二班 学 号 201142138 院 系 电气工程学院 指导教师 李 大 海 完成时间 2013 年 12 月 27 日 目 录 1 实验原理 1 1 1 计数器设计目的计数器设计目的 2 1 2 计数器设计组成计数器设计组成 2 1 2 十二进制计数器设计描述 错误 未定义书签 错误 未定义书签 2 1 设计原理设计原理 2 2 2 设计的思路设计的思路 3 2 3 设计的实现设计的实现 4 3 十二进制计数器的设计与仿真 5 3 1 基本电路分析设计基本电路分析设计 5 3 2 计数器电路的仿真计数器电路的仿真 8 4 总结 8 参考文献参考文献 11 附录 1 实验电路图 12 附录 2 元器件清单 13 1 一一 实验实验目的目的 1 熟悉计数器电路的工作原理 2 掌握计数器电路中各芯片的逻辑功能和使用方法 3 掌握电子元器件的工作属性以及调试方法 4 掌握电子线路的焊接方法以及技巧 5 学会用仿真软件对设计原理图进行仿真 6 学会以此电路为基础 对电路设计有更深一步的简介 二二 实验原理实验原理 计数器是能够用来记录输入脉冲的个数的逻辑电路 按照计数器中的各个触发器状态翻转先后 可分为同步 计数器和异步计数器 按照计数过程中 数字的增减可分为 加法计数器减法 计数器和可逆计数器 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 2 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 三 三 十六进制计数器组成十六进制计数器组成 1 共阴极数码管两个 74LS160 芯片两个 74LS48 译码器两 个和两个与非门实现 2 当定时器递增到 16 时 定时器会自动返回到 01 显示 然 后继续计时 四 四 实训步骤实训步骤 1 74LS160 是十进制计数器 要实现十二进制计数器必 须用两片实现级联 把各位芯片预置 1 当数码管显示 9 时 个位芯片开始进位即 B 端为 0C 端为 1 经过与非门 输出高电平 十位芯片开始工作 十位芯片由 0 变为 1 此时十位芯片 A 端为 1 个位芯片 B 端为 0C 端为 0 经 过与或门输出 0 十位芯片处于维持状态 当个位芯片显 示 2 时 个位芯片 B 端为 1 十器位芯片 A 端为 1 经过 与非门输出 0 重新开始预置数 即完成了十二进制计数 3 2 设计的思路 2 芯片介绍 74LS160 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 3 十进制可逆计数器 74LS160 引脚图管脚及功能表 4 74LS160 是同步十进制可逆计数器 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 2 1 74LS160 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 4 5 利用两片 74LS160 分别作为十二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十进制计数器 3 设计的实现设计的实现 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 74LS160 连接而成的 12 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 高位接成了十进制计数器 当输出端为 1010 的时候在下个时钟的上升沿把数据 置数成 0000 这样就形成了进制计数器 连个级联就 成为了 12 进制计数器 分别可以作为秒和分记时 2 方案的实现 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 01 按递增方式计数 增到 12 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 12 进制计数器的总体框图 5 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 2 3 系统总体框图 4 十六进制计数器的设计与仿真 十六进制计数器的设计与仿真 4 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 CPRDLDEPET工作状态 0 置零 10 预置数 1101保持 11 0保持 1111计数 表 3 1 十进制计数器功能表 连接方式如下图 6 图 3 2 十进制计数器 个位 3 十进制计数器 十位 电路 图 3 3 十进制计数器 十位 4 置数电路 图 3 4 置数电路图 5 进位电路 7 图 3 5 进位电路图 6 译码显示电路 图 3 6 译码显示电路 7 选定仪器列表 仪器名 称 型号数量用途 同步十 进制计 数器 74LS160 2 片 级联构成 其他进制 计数器 与门 或门 非门 74LS08D 74LS32D 74LS04D 各 1 个 辅助设计 构成其他 计数器 共阴极 显示器 DCD HEX2 只 显示数字 计数 电压源Vcc 5v1 个提供电压 译码器74LS1482 个译码 8 4 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 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 V1 200 Hz 5 V U1 DCD HEX U2 DCD HEX U3 74LS160D QA 14 QB 13 QC 12 QD 11 RCO 15 A 3 B 4 C 5 D 6 ENP 7 ENT 10 LOAD 9 CLR 1 CLK 2 U4 74LS160D QA 14 QB 13 QC 12 QD 11 RCO 15 A 3 B 4 C 5 D 6 ENP 7 ENT 10 LOAD 9 CLR 1 CLK 2 U6 AND2 U7 OR2 1 U8 NOT VCC 5V VCC 5V 图 3 7 电路仿真图 五 五 实训总结实训总结 为期一周的实训现已结束 在这一周的实训中一 对数字 电子技术中的计数器工作原理有了初步系统的了解 我们了解 到了焊普通元件与电路元件的技巧 印制电路板图的设计制作与 工艺流程 计数器的工作原理与组成元件的作用等 这些知识不 9 仅在课堂上有效 对以后的电子工艺课的学习有很大的指导意义 在日常生活中更是有着现实意义 二 对自己的动手能力是个很大的锻炼 实践出真知 纵观古今 所有发明创造无一不是在实践中得到检验的 没有足够的动手能 力 就奢谈在未来的科研尤其是实验研究中有所成就 在实习中 我锻炼了自己动手技巧 提高了自己解决问题的能力 比如做计 数器组装与调试时 好几个焊盘的间距特别小 稍不留神 就焊 在一起了 但是我还是完成了任务 三 课程实习让我们学到了很多课本上没有办法学到的很多实用 的东西 通过组装一个十六进制计数器电路让我们将在课本中学 习到的一些电路的组成以及一些芯片器件的工作原理以及其正常 工作的检测运用到实践中 并且得到延伸以及拓展 不仅增强了 实际动手能力 也同时深化了我们对课本知识的了解 以及运用 真正的做到发现问题 提出问题 解决问题的自主学习 在实践 中找寻问题的所在 并运用自己所知道的知识去解释 与同学互 帮互助 共同探讨共同进步 我学会了基本的焊接技术 电路的检测与调试 知道了电子产品 的装配过程 我们还学会了电子元器件的识别及质量检验 知道 了整机的装配工艺 这些都我们的培养动手能力及严谨的工作作 风 也为我们以后的工作打下了良好的基础 而且这在我们以后 的数电实践课学习硬件中应该也是很有用的 通过了数字电子实训 我确实是学到了很多知识 拓展了自己的 的视野 通过这一次的电子电工实训 增强了我的动手打操作的 能力 记得我在读高中的时候 我帮家里安装一个开关控制电路 由于自己的动手能力不够强 结果把电路接成短路 还好因为电 路原先装有保险丝 才没有造大的安全事故 而通过这一次的电 子电工实训 我就掌握了比日光灯电路安装更标准的电路 学会 了许多 也学习了一些低压电器的有关知识 了解了其规格 型 号及使用的方法 通过了这电工的实训 也培养了我们的胆大 心细 谨慎的工作 作风 总的来说 这次的实习是一个非常宝贵的经验 让我们能 更多的接触到生活中实际存在的电路学着排查问题 进行简单的 10 处理 不致毫无头绪 对于今后的生活学习等也起到了一定的积 极因素 希望以后能多点类似此类的实际操作课程 将实际与理 论更好的结合起来 要求学生掌握电烙钱的正确使用的方法 避 免意外的受伤 总的来说这次数电的实训 也培养了我们的规范化的工作作风 以及我们的团结协作的团队的精神 感谢李大海老师本周对我们的悉心教导 感谢学校给我们的 实训课程的安排 牢记本次实习的教训 在以后的学习及其其它 方面会更加谨慎 以此为基础 会做得更好 11 参考文献 1 康华光 电子技术基础 M 4 版 北京 高等教育出版社 2000 2 阎石 数字电子技术基础 M 5 版 北京 高等教育出版社 2005 278 281 3 郑家龙 集成电子技术基础教程 M 北京 高等教育出版社 2002 4 朱力恒 电子技术仿真实验教程 M 电子工业出版社 2003 7 第一版 5 黄正谨 在系统编程技术及其应用 M 2 版 南京 东