数显两位十进制计数器电路设计报告

东北大学秦皇岛分校计算机与通信
工程学院
电子线路课程设计
压力测量数显电路
专业名称
班级学号
学生姓名
指导教师
设计时间
课程设计任务书
专业学号学生姓名（签名）：
设计题目：压力测量数显电路
一、设计实验条件
Multisim实验室
二、设计任务及要求
1.熟悉译码器、555定时器、计数器和七位数码管的功能，并熟练应用；
2.掌握555定时器产生脉冲的原理和方法；
3.选择合适的器件来构成脉冲信号发生器；
4.学会利用计数器构成不同进制的计数器；
5.设计压力测量数显电路。

三、设计报告的内容
1.设计题目与设计任务（设计任务书）
2.前言（绪论）(设计的目的、意义等)
3.设计主体（各部分设计内容、分析、结论等）
4.结束语（设计的收获、体会等）
5.参考资料
四、设计时间与安排
1、设计时间：2周
2、设计时间安排：
熟悉实验设备、收集资料：2 天
设计图纸、实验、计算、程序编写调试： 5
天
编写课程设计报告：2 天
答辩：1 天
1、绪论
随着计算机科学与技术迅猛地发展，用数字电路进行信号处理的优势也更加的突出。

数字电路具有精度高、稳定性好、抗干扰能力强、程序软件控制等一系列优点。

为了充分发挥数字电路在信号处理上的强大功能，我们可以先将拟信号按比例转换成数字信号，然后送到数字电路进行处理，最后将处理结果根据需要转换成相应的模拟信号输出。

自20世纪七十年代开始，这种用数字电路处理模拟信号的所谓“数字化”浪潮已经席卷了电子技术几乎左右的领域。

现在，学校给我提供了这次机会，我将利用所学的数电知识，仿真一个压力测试数电电路，以求更好掌握数电知识。

此次课程设计的目的是学会利用555定时器产生脉冲信号，熟练应用计数器、译码器和数码器构成压力测试数显电路。

通过此次的课程设计掌握数字信号的基本元件和知识，以实践的方式加深知识的掌握程度，扩展我们的思维。

2、系统设计
（一）设计结构
1、由555脉冲信号发生器产生脉冲信号；
2、100进制计数器有两个74LS160计数器串联构成；
3、显示器是由两个译码器和两个数码管构成。

（二）结构框图及说明
脉冲信号100进制计数器显示器
由555脉冲发生器产生的信号传给计数器作为脉冲信号，再由计数器将信号传送个由74SL47N译码器和数码管构成的显示器。

（三）主要器件及功能介绍
1、555 virtual timer脉冲发生器
时钟信号产生电路555 virtual timer定时器组成振荡器，产生稳定的脉冲信号，送到计数电路。

图1
555 virtual timer 脉冲发生器是由555定时器构成的产生稳定脉冲的脉冲发生电路。

通过在其不同的引脚连接不同的电阻和电容来实现不同的周期。

从结构上看， 555 电路由 2 个比较器、 1 个基本 RS 触发器、 1 个反相缓冲器、 1 个集电极开路的放电晶体管和 3 个 5k Ω 电阻组成分压器组成。

表1 555定时器逻辑功能
TH TR
d R
OUT DIS × × 0 0 导通 ＞cc V 32
＞cc V 31
1 0 导通 ＜cc V 3
2
＞cc V 31
1 保持 保持 ×
＜cc V 3
1
1
1
截止
其中555定时器内部结构如下图：
图2
tw
1=(R
1
+R
2
)C*In3
2
3
1
CC
CC
CC
CC
V
V
V
V
-
-
（）=0.7(R
1
+R
2
)C
tw
2=R
2
C*In（3
1
3
2
CC
CC
V
V
-
-
）=0.7R
2
C
时间周期：
T=0.7（R
1+2R
2
)C
2、计数器：
计数器是一个用以实现计数功能的时序部件,它不仅可用来计脉冲数,还常用作数字系统的定时,分频和执
图3
行数字运算以及其它特定的逻辑功能. 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 计数的增减趋势,又分为加法,减法和可逆计数器.还有可预置数和可编程序功能计数器等等 （1）分频器电路：
通常，数字钟的晶体振荡器输出频率较高，为了得到 0.1Hz 的秒信号输入，需要对振器的输出信号进行分频。

图2.3.1中的U1是一个十进制计数器，对振荡器的输出信号进行分频。

对频率为 50HZ 的时钟脉冲进行五分频，在输出端 QD 取得周期为 0.1S 的矩形脉冲，作为时间计数单元的时钟输入。

单元电路2.2.5所示。

若计数器U1不用，直接用555产生的信号作计数脉冲是可以实现的。

根据多谐振荡电路
的频率公式（2.2.3），直接产生0.1S （10Hz ）的脉冲，可以调节电路的R 和C 的数值。

（2）时间计算：
计数器U2及计数器U3接成8421码十进制形式，将CP 2（即CKB ）和Q A 相连，计数脉冲由CP 1输入，Q D 、Q C 、Q B 、Q A 作为输出端，则构成异步8421码十进制加法计数器。

S2断开秒表应清为00，S2接通(S1闭合)，秒表应开始计数。

表2
3、 译码器：
译码器是一个多输入，多输出的组合逻辑电路.它的作用是把给定的代码进行"翻译"，成相应的状态,使输出通道中相应的一路有信号输出。

译码器在数字系统中有广泛的用途，不仅用于代码的转换,终端的数字显示,还用于数据分配，存贮器寻址和组合控制信号等。

不同的功能可选用不同种类的译码器。

译码器可分为通用译码器和显示译码器两大类。

前者又分为变量译码器和代码变换译码器。

计数器实现了对时间的累计以 8421BCD 码形式输出，译码器电路采用74LS47集成块，其功能表如下：
表3 74LS47功能表
4、数码管：
一个LED数码管可用来显示一位0～9十进制数和一个小数点.小型数码管(0.5寸和0.36寸)每段发光二极管的正向压降,随显示光(通常为红,绿,黄,橙色)的颜色不同略有差别,通常
为2～2.5V,每个发光二极管的点亮电流在5～10mA.LED数码管要显示BCD码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器,该译码器不但要完成译码功能,还要有相当的驱动能力。

这个设计的数码管采用共阳型数码管。

一个LED数码管可用来显示一位0～9十进制数和一个小数点。

本电路中的两个数码管分别显示个位为 1.0—9.0、十分位为0.1—0.9
（四）100进制计数器和显示器的原理
100进制的计数器是用过两个74SL160计数器串联得到的，电路图如下：
显示器是由74SL译码器和七段显示器构成的，如下图：
图5
(五)在Multisim软件上检测和调试
(六)仿真图如图
图6
（七）电路的连接与仿真
电路的连接与仿真是我们这次课程设计的主要任务之一，也是整个过程的最难的阶段。

仿真这部分工作在multisim仿真软件上进行。

对于电
路的仿真分为几个部分，分别对电路各个部分的功能都进行仿真调试之后，每连接一部分都要调试一次，才能确保最后的成功。

Multisim这个仿真软件以前用的很少，对它的基本仿真过程不是很了解，而且有些器件的位置也不是很明确，只能一边学习，一边仿真，过程很慢但收获多。

基本过程：
1、按照电路原理图将仿真分成几部分依次连接电路并调试；
2、连接 555脉冲发生器并调试
3、连接显示器电路并调试，观察是否符合要求；
4、观察数码管是否达到预期结果。

（八）电路成功实现数字显示。

图7
3、结束语
通过这次课程设计，使我加深了对4线-10线译码器，160计数器和555定时器功能的理解，而且对它们各自的应用更加熟练，例如160计数器的扩展，归零法为什么要用基本除法器等等有了进一步的理解。

除此之外，我还掌握了LED 显示器的用法和功能，对秒表的结构和工作状况有了大致的了解。

同时，在本次课程设计中，使我更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。

也锻炼了我独立思考问题的能力和通过查看相关资料来解决问题的习惯。

虽然这只是一次简单的课程设计，但通过这次课程设计我们了解了课程设计的一般步骤，和设计中应注意的问题。

设计本身并不是有很重要的意义，而是同学们对待问题时的态度和处理事情的能力。

至于设计的成绩无须看的太过于重要，而是设计的过程，设计的思想和设计电路中的每一个环节，电路中各个部分的功能是如何实现的。

各个芯片能够完成什么样的功能，使用芯片时应该注意那些要点。

同一个电路可以用那些芯片实现，各个芯片实现同一个功能的区别。

这次课程设计是对我过去学习的一个检验，同时帮助我发现了很多的不足，促使我不断的进步。

总之这次课程设计时握受益匪浅。

4、参考资料
[1] 阎石．数字电子技术基础．北京：高等教育出版社，1998．。