• 1概述
  

計(jì)數(shù)器是一個(gè)用以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能的時(shí)序部件，它不僅可用來(lái)及脈沖數(shù)，還常用作數(shù)子系統(tǒng)的定時(shí)、分頻和執(zhí)行數(shù)字運(yùn)算以及其它特定的邏輯功能。

    計(jì)數(shù)器種類(lèi)很多。按構(gòu)成計(jì)數(shù)器中的各觸發(fā)器是否使用一個(gè)時(shí)鐘脈沖源來(lái)分，有同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器。根據(jù)計(jì)數(shù)制的不同，分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。根據(jù)計(jì)數(shù)器的增減趨勢(shì)，又分為加法、減法和可逆計(jì)數(shù)器。還有可預(yù)制數(shù)和可變程序功能計(jì)數(shù)器等等。目前，無(wú)論是TTL還是CMOS集成電路，都有品種較齊全的中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器。使用者只要借助于器件手冊(cè)提供的功能和工作波形圖以及引出端的排列，就能正確運(yùn)用這些器件。

計(jì)數(shù)器在現(xiàn)代社會(huì)中用途中十分廣泛，在工業(yè)生產(chǎn)、各種和記數(shù)有關(guān)電子產(chǎn)品。如定時(shí)器，報(bào)警器、時(shí)鐘電路中都有廣泛用途。在配合各種顯示器件的情況下實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，擴(kuò)展更多功能。

1.1計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)目的

• 每隔1s，計(jì)數(shù)器增1；能以數(shù)字形式顯示時(shí)間。
• 熟練掌握計(jì)數(shù)器的各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)。
• 計(jì)數(shù)器間的級(jí)聯(lián)。
• 不同芯片也可實(shí)現(xiàn)六十進(jìn)制。
  

     1.2計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)組成

• 用兩個(gè)74ls192芯片和一個(gè)與非門(mén)實(shí)現(xiàn)。
• 當(dāng)定時(shí)器遞增到59時(shí)，定時(shí)器會(huì)自動(dòng)返回到00顯示，然后繼續(xù)計(jì)時(shí)。
• 本設(shè)計(jì)主要設(shè)備是兩個(gè)74LS160同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，并且由200HZ，5V電源供給。作高位芯片與作低芯片位之間級(jí)聯(lián)。
• 兩個(gè)芯片間的級(jí)聯(lián)。
  

• 2.六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)描述
  

      2.1設(shè)計(jì)的思路

• 芯片介紹：74LS192 為加減可逆十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，CPU端是加計(jì)數(shù)器時(shí)鐘信號(hào)，CPD是減計(jì)數(shù)時(shí)鐘信號(hào)RD=1時(shí)無(wú)論時(shí)鐘脈沖狀態(tài)如何，直接完成清零功能。RD=0，LD=0 時(shí)，無(wú)論時(shí)鐘脈沖狀態(tài)如何，輸入信號(hào)將立即被送入計(jì)數(shù)器的輸出端，完成預(yù)置數(shù)功能。
• 十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器74LS192引腳圖管腳及功能表
• 74LS192是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，它具有雙時(shí)鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列及邏輯符號(hào)如下所示：
  

圖中：為置數(shù)端，為加計(jì)數(shù)端，為減計(jì)數(shù)端，為非同步進(jìn)位輸出端，          為非同步借位輸出端，P0、P1、P2、P3為計(jì)數(shù)器輸入端，為清除端，Q0、Q1、Q2、Q3為數(shù)據(jù)輸出端。

• 利用兩片74ls192分別作為六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的高位和低位，分別與數(shù)碼管連接。把其中的一個(gè)芯片連接構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，另一個(gè)通過(guò)一個(gè)與門(mén)器件構(gòu)成一個(gè)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。
• 如下圖：
  

        

       2.2設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)

• 兩芯片之間級(jí)聯(lián)；把作高位芯片的進(jìn)位端與下一級(jí)up端連接這是由兩片74LS192連接而成的60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，低位是連接成為一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，它的clk端接的是低位的進(jìn)位脈沖。高位接成了六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。當(dāng)輸出端為0101 的時(shí)候在下個(gè)時(shí)鐘的上升沿把數(shù)據(jù)置數(shù)成0000 這樣就形成了進(jìn)制計(jì)數(shù)器，連個(gè)級(jí)聯(lián)就成為了60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，分別可以作為秒和分記時(shí)。
• 方案的實(shí)現(xiàn)：
  

使用200HZ時(shí)鐘信號(hào)作為計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖。根據(jù)設(shè)計(jì)基理可知，計(jì)數(shù)器初值為00，按遞增方式計(jì)數(shù)，增到59時(shí)，再自動(dòng)返回到00。此電路可以作為簡(jiǎn)易數(shù)字時(shí)鐘的分鐘顯示。下圖為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器的總體框圖。

圖1   系統(tǒng)總體框圖

• 3. 六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與仿真                                                
  

       3.1基本電路分析設(shè)計(jì)

• 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（個(gè)位）電路本電路采用74LS160作為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，它是一個(gè)具有異步清零、同步置數(shù)、可以保持狀態(tài)不變的十進(jìn)制上升沿計(jì)數(shù)器。
• 功能表如下；
  

                                                  表1  十進(jìn)制計(jì)數(shù)器功能表

         

圖2  十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（個(gè)位）

• 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（十位）電路
  

              圖3  十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（十位）

• 時(shí)鐘脈沖電路
  

圖4  時(shí)鐘脈沖電路

• 置數(shù)電路
  

                                                                   

• 進(jìn)位電路
  

      

  圖6   進(jìn)位電路

• 譯碼顯示電路
  

         

• 選定儀器列表
  

• 進(jìn)入Multisim10.0界面
  

• 右擊空白處，選擇放置元件，進(jìn)入元器件選擇區(qū)，選擇要放置的元件，然后單擊放置。
  

• 放置好各種器件之后，即可進(jìn)行線路連接，同時(shí)標(biāo)明所需參數(shù)值。設(shè)置元器件的參數(shù)時(shí)，用鼠標(biāo)雙擊，彈出屬性對(duì)話框，分別給元件賦值，并設(shè)置名稱標(biāo)號(hào)。
  

           

• 確認(rèn)電路無(wú)誤后，即可單擊仿真按鈕，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的仿真工作。
• 觀察結(jié)果看是否與理論分析的預(yù)測(cè)結(jié)果相同。
  

• 4.總結(jié)
  

  4.1遇到的問(wèn)題及解決方法

• 在設(shè)計(jì)過(guò)程中我查閱了大量的資料，了解了許多關(guān)于計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題，進(jìn)一步理解了各種元器件的使用方法。
• 這次課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多，不僅掌握了簡(jiǎn)單的電子電路的設(shè)計(jì)與制作，也掌握了畢業(yè)設(shè)計(jì)寫(xiě)作的方法和格式。在制作電路時(shí)，我深深體會(huì)到連接電路時(shí)一定要認(rèn)真仔細(xì)，每一步驟都要認(rèn)真分析。
• 本次課程設(shè)計(jì)也反映出很多問(wèn)題，比如競(jìng)爭(zhēng)—冒險(xiǎn)現(xiàn)象是很常見(jiàn)的，并且消除此現(xiàn)象并不是很容易，尤其是對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的電路而言，往往消除了一處競(jìng)爭(zhēng)—冒險(xiǎn)現(xiàn)象，又產(chǎn)生了另一處，此問(wèn)題需要我以后多加注意。
  

         4.2實(shí)驗(yàn)的體會(huì)與收獲

• 本設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)清晰，較為容易仿真成功。從本次課程設(shè)計(jì)中使我獲益匪淺，
• 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要用心面對(duì)每一個(gè)問(wèn)題，通過(guò)不斷的努力去解決這些問(wèn)題.在解決設(shè)計(jì)問(wèn)題的同時(shí)自己也在其中有所收獲。
• 首先使我對(duì)數(shù)電這門(mén)課程有了更深的體會(huì)，通過(guò)對(duì)60進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)使我將以前所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中去，使用Multisim軟件進(jìn)行仿真，使我找到了很多以前沒(méi)有完全理解的知識(shí)，通過(guò)再次查找資料，我又學(xué)會(huì)了很多。
• 通過(guò)這次設(shè)計(jì)我深刻感到自己的知識(shí)十分有限，在以后的課程學(xué)習(xí)中一定要認(rèn)真學(xué)習(xí)理論知識(shí)，充實(shí)自己。
  

60進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì).doc (235 KB, 下載次數(shù): 14)

2018-1-9 16:49 上傳

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