基于74LS161模可调计数器测试—数电课程设计.doc

基于74LS161模可调计数器测试目录一 设计任务11.1设计目的和意义11.1.1 设计目的11.1.2意义11.2初始参数和要求11.2.1 序列计数器简介11.2.2 初始要求1二 系统设计22.1系统工作原理22.1.1 74LS161引脚图22.1.2 74LS161计数器内部逻辑图32.1.3 74LS161电路状态转换表32.1.4 74LS161时序图42.1.5 74LS161计数器功能表42.2 器件选择52.3电路设计62.3.1 74LS161计数器十六进制测试62.3.2 基于74LS161的模八计数器的设计及数据测试62.3.3 基于74LS161的模四计数器的设计及数据测试72.4 电路仿真测试92.4.1 74LS161的模四计数器的时序图92.4.2 基于74LS161的模八计数器的时序图9三 总结103、1结论103.2优点与不足103.3 心得与体会10参考文献11一 设计任务1.1设计目的和意义1.1.1 设计目的熟悉并掌握74LS161计数器的引脚功能、工作原理及计数功能。熟悉数字集成电路的设计和使用方法。即根据设计要求和性能参数,查阅文献资料,收集,分析类似电路的性能,并通过组装仿真等实践活动,使电路达到性能指标。为后续的毕业设计打好基础.毕业设计是系统的工程设计实践,而课程设计的着眼点是让学生开始从理论学习的轨道上逐渐引向实际运用,从已学过的定性分析,定量计算的方法,逐步掌握工程设计的步骤和方法,了解科学实验的程序和实施方法。课程设计报告的书写,为今后从事技术工作撰写科技报告和技术资料打下基础.1.1.2意义电子技术基础课程设计增强了我的创新意识和创新能力。创新意识和创新能力是21世纪人才不可缺少的能力。创新意识和能力需要贯穿于整个大学学习的过程，本次实习就是一次很好的创新过程，不仅要求我们具有扎实的理论基础，更重要的加强系统化的时间训练。1.2初始参数和要求 1.2.1 序列计数器简介计数器是数字系统中用得较多的基本逻辑器件。它不仅能记录输入时钟脉冲的个数还可以实现分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列等。例如，计算机中的时序发生器、分频器、指令计数器等都要使用计数器。 计数器的种类很多。按时钟脉冲输入方式的不同，可分为同步计数器和异步计数器；按进位体制的不同，可分为二进制计数器和非二进制计数器；按计数过程中数字增减趋势的不同，可分为加计数器、减计数器和可逆计数器。1.2.2 初始要求1、74LS161计数器通过电路搭接实现不同模的计数方式 2、利用Multisim10.1对电路进行仿真设计，输入由函数发生器提供，输出由七段数码管显示。3、要求数码管显示读数，做到显示稳定、不跳变。二 系统设计2.1系统工作原理2.1.1 74LS161引脚图图1 74LS16计数器引脚图74LS161的各引脚功能介绍如下；LDN：置数端，低电平有效，其同步置数，即使该输入为低电平，其输入的状态并不反映到输出端，而是等到CP上升沿时输出才发生变化；CLRN:清零端，低电平有效，其为异步清零，即该输入为低电平时，无论当时的时钟状态及其他输入状态如何，其输出端变为零，即QAQBQCQD=0000；ENT、ENP :工作状态控制端；QA、QB、QC、QD:计数器的输出端，其中QD为最高位，QA为最低位；A、B、C、D:计数器预置输入，通过置数端可将其输入状态反映在输入端；RCO：进位输出，当计数器满一个周期其输出一个高电平；CLK:时钟输入端，其为上升沿有效。2.1.2 74LS161计数器内部逻辑图图2 74LS161计数器内部逻辑图2.1.3 74LS161电路状态转换表计数顺序电路状态十进制数CQDQCQBQA0000000100011020010203001130401004050101506011060701117081000809100190101010100111011110121100120131101130141110140151111151160000002.1.4 74LS161时序图图3 74LS161计数器电路时序图2.1.5 74LS161计数器功能表输 入输 出CRCPLDEPETD3D2D1D0Q3Q2Q1Q00000010dcbadcba110Q3Q2Q1Q0110Q3Q2Q1Q01111状态码加1图3 74LS161功能表l 当清零端CR=“0”，计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”，为异步复位功能。l 当CR=“1”且LD=“0”时，在CP脉冲上升沿作用后，74LS161的输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端D3，D2，D1，D0的状态相同，为同步置数功能。l 当CR=LD=“1”、EP、ET中有一个为“0”时，计数器不计数，输出端状态保持不变。l 当CR=LD=EP=ET=“1”、CP脉冲上升沿作用后，计数器加1。l 此外74LS161还有一个进位输出端CO，其逻辑关系是CO= Q3Q2Q1Q0 ET。2.2 器件选择 元件代码 元件名称数量 74LS161N 计数器174_02N 或非门174S04D_A非门174F21N_B与门1XSFG1函数信号发生器174ALS11AM_A与门1DCD_HEX数码管1SPDT开关4VDD、GROUND电源、虚拟地若干XLA1逻辑分析仪12.3电路设计2.3.1 74LS161计数器十六进制测试图 4 基于74LS161模十六计数器74LS161计数器当ENP=ENT= LD=RD=1时，电路工作计数状态。从电路的0000状态开始连续输入16个计数脉冲时，电路将从1111状态返回0000状态，C端从高电平跳变至低电平。2.3.2 基于74LS161的模八计数器的设计及数据测试 电路图搭接如下，当J4=0时，计数器处于置零状态；当J2=0且J3=1时，计数器处于保持状态；当J3=0时，无论J2出于何种状态，计数器处于保持状态，但C=0。J1接地时，非门74F21N工作。该电路采用了同步预置数的工作方式，当计数器处于QDQCQBQA=0111时，用74LS11AM、74F21N和7402N译出LD=0的信号，将ABCD=0的信号预置入计数器，作为计数循环的初始状态。分析知其为八进制计数器。用Multisim 10.1得到仿真结果，仿真结果与理论分析结果完全吻合。图 5基于74LS161的模八计数器电路图2.3.3 基于74LS161的模四计数器的设计及数据测试电路图搭接如下，当J4=0时，计数器处于置零状态；当J2=0且J3=1时，计数器处于保持状态；当J3=0时，无论J2出于何种状态，计数器处于保持状态，但C=0。J1=1时，非门74ALS11AM工作。该电路图采用了同步预置数的工作方式，当计数器处于QDQCQBQA=0011时，用74LS11AM、74F21N和7402N译出LD=0的信号，将ABCD=0的信号预置入计数器，作为计数循环的初始状态。分析知其为四进制计数器。用Multisim 10.1得到仿真结果，仿真结果与理论分析结果完全吻合。图6基于74LS161模四计数器电路图 2.4 电路仿真测试2.4.1 74LS161的模四计数器的时序图图7 基于74LS161的模四计数器的时序图2.4.2 基于74LS161的模八计数器的时序图图8 基于74LS161的模八计数器的时序图三 总结3、1结论本文粗略讲述了我在本次实习中的整个设计过程及收获。讲述了74LS161计数器的工作原理以及通过电路搭接所形成的不同模的计数器，记述了我在整个设计过程中对各个部分的设计思路、对各部分电路设计方案的选择、元器件的筛选、以及对它们的调试、对调试结果的分析，到最后得到比较满意的实验结果的方方面面 。通过自己的亲自仿真测试，测试了74LS161计数功能，并验证了其逻辑功能。3.2优点与不足优点：思路比较清晰,原理比较简单，易于实现，可操作性强，较为准确。不足：未实现计数器任意进制电路搭接。 3.3 心得与体会经过两周的电子技术基础课程设计，有很多的心得体会，有关于电子技术课程学习方面的，更多的是关于做事的方法、学习的方法等。通过这次电子技术基础课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力。我觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。通过这次课程设计也使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟是我第一次做电子技术基础课程设计，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得更加深刻。此次课程设计，学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益非浅，今后的制作应该更轻松，自己也都能扛的起并能高质量的完成项目。理论联系实际，提高和培养创新能力，为后续课程的学习，毕业设计，毕业后的工作打下基础。同时，结合实践操作，可以体现现代化的设计方法和理念，使电子课程设计在培养我们能力方面，得到比较大的提高。“有志者事竟成”，和其他科目一样，只要认真用心去学习，就一定会有不少收获和惊喜。在此，感谢于老师的细心指导，也同样感谢其他同学的无私帮助！参考文献1 童诗白、华成英：数字电子技术基础(第4版) M