循环码计数器..

1、燕山大学课程设计说明燕山大学课程设计说明书题目：循环码计数器学院（系）：电气工程学院年级专业：10级电力系统及其自动化学号:100103030157学生姓名:指导教师：吕宏诗张强教师职称：实验师实验师燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：电气工程学院基层教学单位：电子实验中心学号100103030157学生姓名郑旭然专业（班级）电力系统;其设计题目循环码计数器设 计 技 术 参 数设计一个4位循环码计数器带进位，且进位用指示灯表示转换状态：0000-0001-0011-0010-0110-0111-0101-0100-1100-1101-1111-1110-1010-1011-1001-10

2、00-0000状态是1000时，有进位设 计 要 求用指示灯表示各位输出用数码管显示相应 16种状态码当有进位时，蜂鸣器蜂鸣 3秒提示工 作 量学会使用 Max+Plusll软件和实验箱；独立完成电路设计，编程下载、连接电路和调试；参加答辩并书写任务书。工 作 计 划了解EDA的基本知识，学习使用软件Max+Plusll，下发任务书，开始电路设计；学习使用实验箱，继续电路设计；完成电路设计；编程下载、连接电路、调试和验收； 答辩并书写任务书。参 考 资 料数字电子技术基础阎石主编咼等教育出版社 EDA课程设计B指导书指导教师签字吕宏诗张强基层教学单位主任签字金海龙说明：此表一式四份，学生、指导

3、教师、基层教学单位、系部各一份。2012年12月13日目 录第一章引言 4第二章设计说明 42.1格雷码介绍 422设计思路 52.3 模块介绍 62.4 真值表 10第三章原理图 11第四章波形仿真图 12第五章管脚锁定及硬件连线 13第六章心得体会 14参考文献 15第一章引言EDA技术，就是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑 描述的主要表达方式，以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件以及实验开发系统 为设计工具通过有关的开发软件，自动完成用软件的方式设计的电子系统到硬件系统的 逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合以及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真，直至 完成对于

4、特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作，最终形成电子系统或 专用集成芯片的一门新技术。MAX+plusn开发系统是EDA的开发软件，该系统将数字电路设计成在一个环境内, 允许多种输入方式输入设计逻辑文件，经过系统编译、综合等操作，对于设计进行功能 模拟，对数字电路的设计实现同步模拟分析，延时时间分析、编译、最后将编译好的电 路分配到一个或者多个器件中。设计过程包括：设计输入，设计处理，设计校验以及器 件编程。第二章设计说明2 1格雷码21.1格雷码介绍将一定位数的数码按一定的规律排列起来表示特定对象，称为代码或编码，将形成 这种代码所遵循的规则称为码制。格雷码是一种较常用的码制。格雷

5、码也成为循环码，是一种无权码，其特点是任意两组相邻代码之间只有一位不同，每一位代码以固定的周期循环，循环码计数时每次状 态转换只有一位发生变化，可靠性高。典型格雷码与二进制码的对照表如图所示：编码顺序自然二进制码格雷码0000000001000100012001000113001100104010001105010101116011001017011101008100011009100111011010101111111011111012110010101311011011141110100115111110002-121.2格雷码转换二进制码二=格雷码（编码）：从右边第一位起，依次将每一位与

6、左边一位异或（XOR,作为对应格雷码该位的值，最左边一位不变（相当于左边是0）；格雷码u 二进制码（解码）：从左边第二位起 ，将每位与左边一位解码后的值 异或，作为该位解码后的值（最左边一位依然不变）。22设计思路由设计技术参数可知，本设计需要完成对十六种状态码的计数，计数器的最大计数容量为16，故可以以一个集成四位二进制加法计数器74161为基础，借助二进制码和格雷码的转换关系，设计循环码计数器。74161为16进制计数器，上升沿触发。输入时钟脉冲 CLK输出端将实现0000-1111 的循环计数，并在1111时输出进位输出。 将74161四位输出端通过门电路的链接， 几个 实现普通二进制到

7、格雷码的转换。将转换后的格雷码作为循环计数模块的输出。循环计数模块的输出，用来控制数码管和LED等的工作状态。74160为10进制计数器，上升沿触发。输入时钟脉冲 CLK输出端将实现计数功能， 通过其同步置数端实现进制转换，以控制蜂鸣器的蜂鸣时间。2 3模块介绍23.1计数模块21 / 1674161。2-2如图所示，计数模块的基本芯片为一个集成同步十六进制加法计数器序号CLKRDLDEP ET工作状态1X0XXX复位210XX预置数3111 1正常计数4X11X0保持，且C=05X110 1保持2-3 74161 功能表说明：74161的清零端是异步的，当清零端有效（RD =0）时，不论其他

8、功能端为何种状态，计数器都将复位，返回QDQCQBQA=OOOO;当RD =1，LD' =0时，计数器处于预置数状态，之后的第一个CLK信号的上升沿，将预置输入端加载的数据送入计数器，有QDQCQBQA=DCBA;只有当置数清零端无效（RD =LD' =1）且使能端有效（EP=ET=1时，计数器才能 正常计数，在每个 CLK的上升沿，计数值加 1；当RD =LD' =1,并且EP任意，ET=0时，计数器处于保持状态，但进位信号C=0;当RD =LD' =1,并且EP=O, ET=1时，计数器处于保持状态，此时进位信号 C取决 于所保持的计数状态值。23.2数码管

9、显示模块数码管显示模块连接循环码计数器的四个输出端，指示输出的十六种状态码（四位二进制状态码）。LTPL/T""-：>'0DS1> 0DS2> 0DS3> 0DS42-4上图为四个十进制静态数码管的位控端，将他们接入高电平选中;工TALTr:.匸U.QUWr JTPUT，BJ,r> D1> D2> D3> C4三一V _ -二.T7A1A2河妫27 =iql'l2£'：4313l'； " 4q逾炫:a-rravr9*1 p »崎增V3 :361M：-42T3C :q

10、 遥 39 ：3细F ；dM B a B 4: " 4口迨;2-5此图为四个静态数码管的段控信号，其中D1C1B1A份别接到计数器输出端 QDQBQCQA,其他的输出均接到低电平，以保证数码管在任意时刻只有1和0两种数字出现。23.3指示灯模块0严一 p3L> C-> R；j?J Z -2-6指示灯接入循环计数器的输出端QDQCQBQA进位输出端RCO指示灯DCBA分别用来表示四个输出的点评信号，与数码管匹配；指示灯R用来显示进位情况，每当有进位输出时，灯亮。23.4蜂鸣模块2-7上图为蜂鸣器触发电路，其主电路为一块集成同步十进制加法计数器74160,他的功能表与7416

11、1完全相同，如图3-3所示，唯一不同的是它的计数容量为十。本模块中， 此十进制计数器改为了四进制。计数器的使能端连接到循环码计数器的进位输出端RCQ当循环码计数器有进位输出时，蜂鸣开始，74160的使能端有效(ET=EP=1，清零端和置数端无效(RD' =LD' =1)， 此时74160处于计数状态。计数器的初始状态为0000,之后当时钟输入 CLK1的第三个上升沿来临时，计数输出端状态为0011时，74160的置数端有效。蜂鸣停止，使能端无效，清零端有效，将计数器清零，等待下一次触发。24真值表In putsOutputsCLKLDNCLRNENPENTQDQCQBQADCB

12、ARCO01111000000010010001101000101011001111000100110101011110011011110111100000000000100110010011001110101010011001101111111101010101110011000000000000000000000010111112111131111411115111161111711118111191111101111111111121111131111141111151111161111第三章原理图rrmIFI-oU ”HC±H<OW-0： 0： .0： ：0 0 MM

13、伽俪 口：13 0* * * *1:U :麗:灯 巴 .:矽 f -L1- - -_!- HM-HV8-r7比皿3-1Ref:O.Ors|*I*| Time: |l.528usIntervai:1.528us原理图简介：时钟输入端CLK的频率为0.25HZ,时钟输入端CLK1的频率为1HZ当试验箱开关闭 合后，循环码计数器开始计数，响应位的LED和数码管分别点亮和出现示数。当计数达到16时，进位输出端输出高电平，进位信号灯点亮，74160开始工作，进行计数，同时输出高电平，触发蜂鸣器。当CLK1连续输入三个脉冲信号后，蜂鸣器停止蜂鸣。 这时蜂鸣器刚刚蜂鸣了三秒。第三章波形仿真图Name: -d

14、kl _F elkR-I# DO o* out 3D4 1 务 C4.14 A(4 1 P0DS4 -Eicosa -£ODS2 -fcODSI4-1波形仿真图简介：如图所示为循环码计数器的波形仿真图。图上显示出，当两个输入脉冲信号符合频率三倍的关系，这就保证了蜂鸣器的蜂鸣时间固定这个要求。DCBA为循环码计数器的四个输出端，它们随着脉冲信号的变化规律符合真值表所列的状态，同时在计数16个时,进位输出为高电平。因此设计符合课题要求。第五章管脚锁定及硬件连线锁定部件管脚名称锁定部件管脚名称CLK173CLK1174D1127A2144D2128A3147D3131A4148D4132A

15、15C1133B14C2134C13C3135D12C4136R16B11390DS194B21400DS295B31410DS396B41420DS497A1143DD38第六章心得体会为期一个星期的EDA课程设计即将结束，虽然时间并不很长，但是却让我学到了很 多东西。这周的课程设计一开始，由两位实验指导老师给我们讲解了EDA技术的涵义、特点以及数字系统的设计方法和试验箱的适用。然后我拿到了分配的设计题目一一循环码计 数器。刚刚接到这个课题觉得一头雾水，尤其是题目要求中的蜂鸣器、状态码等等很少 接触的名词更让人不知从何下手了。于是第一天我并没有开始实质性的设计工作，而是 把手中的设计指导书和

16、老师讲的内容学习了一遍，大概对需要做的事情有了些了解，同 时熟悉了一下MAX+plusH的应用。我对EDA课程设计的初步认识就是通过对集成芯片的 编程，来实现一些电路功能，即完成软件对硬件的控制。头脑里对要做的事情有了些概念之后，便和所学的知识联系起来。数电中学习过有 关计数器的知识，循环码计数器是将通常用的十六进制计数器进行一些改变使其输出以 格雷码的形式体现出来的计数器。根据题目的要求，我使用了一片74161实现循环计数功能，一片74160实现了电路进位输出控制蜂鸣器蜂鸣的功能。同时利用试验箱的静态 数码管和LED等将计数器的输出状态表示出来。虽然我设计的电路与其实现的功能都相对简单，不过

17、这个电路从接到题目、构思框架、进行设计、仿真波形、调试电路到最后全部功能的实现，也是经过了非常认真的思 考和多次的实践的。通过这次课程设计，我初步掌握了MAX+plusH的使用方法，成功使用它进行了一次可编程逻辑器件的设计；加强了对数字逻辑电路知识的掌握；提高了动 手实践能力和独自解决问题的能力；并且体会到了掌握知识技能要从理论和实践两方面 入手，双管齐下，两边都不能放松。我以后也会珍惜这次难得经验，不断学习，争取熟 练掌握该软件平台的使用，从而更好地利用该软件完成自己的各种设计，争取成为一个 技术过硬的人才。最后还要谢谢指导老师的耐心教导，在原则性问题上面他们很严格，对每个人都很 公平，当我遇到困难的时候他们很耐心的帮助我解决，给我们营造了一个良好的学习环 境。参考文献 常丹华 数字电子技术基础电子工业出版社( P202-P214) 周莲莲 郑