课程设计多进制计数器的设计.doc

课程设计题目：用74160设计400进制计数器第一部分：题目分析及设计思路计数器的概述计数是一种最简单基本的运算，计数器就是实现这种运算的逻辑电路，计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能，计数器是由基本的计数单元和一些控制门所组成，计数单元则由一系列具有存储信息功能的各类触发器构成，这些触发器有RS触发器、T触发器、D触发器及JK触发器等。计数器在数字系统中应用广泛，如在电子计算机的控制器中对指令地址进行计数，以便顺序取出下一条指令，在运算器中作乘法、除法运算时记下加法、减法次数，又如在数字仪器中对脉冲的计数等等。计数器可以用来显示产品的工作状态，一般来说主要是用来表示产品已经完成了多少份的折页配页工作。它主要的指标在于计数器的位数，常见的有3位和4位的。很显然，3位数的计数器最大可以显示到999，4位数的最大可以显示到9999。 计数器作用在数字电子技术中应用的最多的时序逻辑电路。计数器不仅能用于对时钟脉冲计数，还可以用于分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列以及进行数字运算等。但是并无法显示计算结果，一般都是要通过外接LCD或LED屏才能显示。同步计数器的特点是，输入时钟脉冲同时作用各级触发器，所有触发器在同一时刻翻转。因而不会出现像一部计数器中因翻转有先后而产生的尖峰脉冲干扰。获得模数为M的同步计数器的方法也可以分为复位法和置位法两种，但因各种的芯片的结构不同，进行复位与置位的法亦不完全相同。大多数同步计数器都具有进位端和借位端，使得多片计数器级联时，比较方便。计数器的种类1、如果按照计数器中的触发器是否同时翻转分类，可将计数器分为同步计数器和异步计数器两种。 常见的同步计数器有74160系列,74LS190系列，常见的异步计数器有74LS290系列。 2、如果按照计数过程中数字增减分类，又可将计数器分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器，随时钟信号不断增加的为加法计数器，不断减少的为减法计数器，可增可减的叫做可逆计数器。 另外还有很多种分类不一一列举，但是最常用的是第一种分类，因为这种分类可以使人一目了然，知道这个计数器到底是什么触发方式，以便于设计者进行电路的设计 。第二部分：电路原理分析及基本电路图我在这次课程设计中，决定用3片74160构成400进制计数器，并对电路进行仿真。分别用74160构成两片十进制计数器、一片四进制计数器并用电路串行进位方式将三个计数器串联起来使构成400进制计数器。其中进制数：N=N1*N2. 74160十进制计数器 数码显示管74160具有以下功能： 异步清零只要=1有效电平到来，无论有无CP脉冲，输出为“0”。在图形符号中，=1的信号为低电平，若接成七进制计数器，这里要特别注意，控制清零端的信号不是变化的，而是由有效状态控制的。其实，很容易解释，由于异步清零端信号一旦出现就立即生效，如刚出现0111，就立即送到=1端，使状态变为0000。所以，清零信号是非常短暂的，仅是过度状态，不能成为计数的一个状态。清零端是低电平有效。 同步并行预置数当=1为有效电平时，计数功能被禁止，在CP脉冲上升沿作用下AD的数据被置入计数器并呈现在QAQD端。若接成七进制计数器，控制置数端的信号，如在AD置入0000，则在QAQD端呈现的数据就是0110。 保持在=1的条件下,当ENT=ENP=0,即两个计数使能端中有0时,不管有无CP 脉冲作用，计数器都将保持原有状态不变(停止计数)。需要说明的是，当ENP=0, ENT=1时，进位输出C也保持不变；而当ENT=0时，不管ENP状态如何，进位输出RCO=0。 计数当=ENP=ENT=1时，74161处于计数状态,电路从0000状态开始，连续输入几个计数脉冲后，电路将从1111状态返回到0000状态，RCO端从高电平跳变至低电平。可以利用RCO端输出的高电平或下降沿作为进位输出信号。74160从0000状态开始计数，当输入第6个CP 脉冲（上升沿）时，输出QA QBQCQD0110，此时=0，反馈给端一个清零信号，立即使QA QB QC QF返回0000状态，接着,端的清零信号也随之消失，74160重新从0000状态开始新的计数周期。计数器从QAQBQCQD=0000开始计数，当第5个CP到达后，计到0101，此时=0。并不能立即清零，而要等第6个脉冲上沿到来后，计数器被置成0000。不会用异步清零端那样出现0101过渡状态，这是与用异步清零端的差别。74160十进制计数器连线图第三部分：电路参数确定在此次的课程设计中涉及的参数不确定，可以随时的改变，视情况而定。例如直流电源Vcc与交流电源Us，Us的频率也是任意值等。第四本分：电路的功能或性能验证：根据计数器的基本特性所设计电路基本满足题目要求，基本没有太大的问题。详细电路图及验证结果出现在第五部分。以十进制计数器为例，其时序图如下：第五部分：设计成果EWB电子电路计算机仿真软件简介EWB是一种电子电路计算机仿真软件，它被称为电子设计工作平台或虚拟电子实验室，英文全称为Electronics Workbench。EWB是加拿大Interactive Image Technologies公司于1988年开发的，自发布以来，已经有很多个国家、多种种语言的人在使用。EWB以SPICE3F5为软件核心，增强了其在数字及模拟混合信号方面的仿真功能。EWB是交互图像技术有限公司在九十年代初推出的EDA软件，用于模拟电路和数字电路的混合仿真，利用它可以直接从屏幕上看到各种电路的输出波形。EWB是一款小巧，但是仿真功能十分强大的软件。EWB建立在SPICE基础上，它具有以下突出的特点： （1）采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取； （2）软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。 （3）EWB软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。 （4）作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。 （5）EWB还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法。400进制计数器详细电路如下：第六部分：总结与体会通过这个实验，对设计计数器的整个过程有了很好的掌握，熟悉了计数器设计的一般原理，对计数器有了一个感性的认识；学会了计数器设计的一般步骤。现在想想还真是那样，事情是做出来的，总是一味的想或等待是永远得不到结果。有些事情刚开始你不想去做也害怕去做，但是一旦有了压力让你不得不去做的时候，你会发现其实也不是很难只要你有心去做在做。总之，使理论联系了实际，巩固并深化了对课本基本知识的认识和理解，使理论得以升华。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，我们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。平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所以这个期末测试之后的课程设计对我们的作用是非常大的。通过这次课程设计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，这毕竟第一次做的，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不够深刻，掌握得不够牢固。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在老师的身上我们学也到很多实用的知识，在次我们表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！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高质量的完成项目。在此，感谢王老师与和老师的细