Proteus十进制加减可逆计数器的设计

课程设计任务书
学生姓名：专业班级：
指导教师：工作单位：
题目: 十进制加/减可逆计数器设计
初始条件：电脑一台、Proteus软件、数模电相关基础
要求完成的要紧任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，和说明书撰写等具体要求）1、技术要求：
设计M＝125或给定值的十进制加/减可逆计数器，要求如下：
A、给定元件为74LS00,74LS76,74LS192,74LS48及数码管等；
B、进行电路仿真，并说明其工作原理；
2、要紧任务：
（1）温习有关课程，如数字电路、模拟电路等；
（2）自学Proteus软件，能够熟练地进行仿真；
（3）依照设计指标设计电路的框图；
（4）依照要求设计出电路图；
（5）查阅资料，确信所需各元器件型号和参数；
（6）自拟调整测试方式，并调试电路使其达到仿真要求；
（7）撰写设计说明书，进行答辩。

3、撰写课程设计说明书：
装订顺序要求：封面→任务书→目录→正文→参考文献。

正文：一、技术指标；二、设计方案及其比较；3、实现方案；4、调试进程及结论；
五、心得体会；六、参考文献
时刻安排：
课程设计时刻：19周－20周
19周：明确任务，查阅资料，初步设计电路原理图；
20周：依照电路原理图布线，并调试通过。

依照要求撰写课程设计说明书。

指导教师签名：年月日
系主任（或责任教师）签名：年月日
目录
摘要 (I)
1技术指标 (1)
2设计方案及其比较 (2)
设计方案 (2)
设计思路 (2)
手控方式计数器设计思路 (2)
自控方式计数器设计思路 (4)
集成电路及元件选择 (5)
3实现方案 (6)
手动操纵计数器实现方案 (6)
计数单元的设计 (6)
译码显示单元电路设计 (7)
.1译码器74LS48 (7)
显示器LG5011AH (9)
.3译码显示电路 (10)
加/减计数操纵电路的设计 (10)
总原理图的设计 (12)
自动操纵计数器实现方案 (13)
4 Proteus仿真 (14)
Proteus简介 (14)
电路仿真 (15)
放置元件 (15)
参数设置 (18)
布线与调整 (20)
仿真 (21)
5课程设计心得体会 (22)
参考文献 (23)
摘要
计数器是数字电路中最为大体的一个单元电路。

本次基础强化的目标是要咱们熟悉经常使用MSI集成计数器的功能和应用；把握利用集成计数器组成任意进制计数器的一样设计方式；学会利用EDA软件（Proteus）对模M的可逆计数器电路进行仿真；把握可逆计数器电路的安装及调试方式。

本次课设报告先是说明了十进制加/减计数器的技术指标，简腹地陈述了设计方案和设计思路，然后就对其有关理论知识作了一些简要的介绍，然后在性能指标分析基础上进行单元电路设计，最后设计出整体电路图而且在软件Proteus中进行仿真，验证是不是达到技术要求，最后总结课设体会。

关键词：Proteus，手动操纵，自动操纵，计数器，仿真
1技术指标
设计一个十进制加/减可逆计数器。

要求：
（1）125=125。

（2）利用数码管显示计数器的值。

（3）用Proteus软件进行电路仿真，并说明其工作原理。

（4）给定元件为74LS00，74LS20，74LS76，74LS192，74LS48，74LS138及数码管等。

2设计方案及其比较
设计方案
那个地址设计模为125的十进制加/减可逆计数功能的电路的方式要紧有两种，别离是：手动操纵加/减法和自动操纵加/减法。

手动控制模125的十进制加/减可逆计数器，即操纵端E=0时，进行模125的加法计数；操纵端E=1时，进行模125的减法计数。

自动操纵模125的十进制加/减可逆计数器，即加法计数到最大值时，自动进行减法计数；减法计数到最小值时，自动进行加法计数。

设计思路
手控方式计数器设计思路
第一步：将三片74LS192进行级联，用“反馈清零法”设计一个125进制加法计数器，反馈清零信号取自计数器的输出端Q0、Q一、Q二、Q3。

第二步：将三片74LS192进行级联，用“反馈置数法”设计一个125进制减法计数器，反馈置数信号取自计数器最高位的借位端TCD。

第三步：将上述加、减计数器电路结合起来，即初步组成一个加/减125进制可逆计数器。

余下的问题确实是在加/减可逆计数条件下，如何切换计数器最低位的计数脉冲输入端CPD、CPU的信号。

通过度析，它们应实现如表2-1的功能。

表2-1 手动信号操纵脉冲输入端的方式
这一功能通过一片数据选择器即可实现。

综上，能够得出手控可逆计数器电路的设计框图如图2-1所示。

图2-1 手控计数器设计框图
自控方式计数器设计思路
设计自控方式的一种加/减可逆计数顺序如图2-2所示。

图2-2 自控计数器的计数顺序
从上述图中能够看出，当加计数到最大值124后自动进行减计数；当减计数到最小值0后自动进行加计数，如此不断循环。

自控方式模125的十进制加/减可逆计数器能够在手控方式的电路基础上进行设计。

但需解决的关键问题是：电路如何自动产生加/减计数操纵信号E?
其中的一种设计思路如图2-3所示。

图2-3 自动操纵信号产生电路的设计思路图
加/减计数操纵信号自动产生电路的原理图如图2-4所示。

加/减计数控制电路
加/减计数控制信号产
加/减计数控制
计数器减计数到0自
动产生的借位脉冲
计数器加计数到124产生的脉冲信
CPU CPD
CP
图2-4 加/减计数操纵信号自动产生电路原理图
关于电路的其它部份，也要相应作一些改动：取消输出端反馈清零信号（因为加计数到124后，下一计数状态不是0）和借位端反馈置数信号（因为减计数到0后，下一计数状态不是124）。

集成电路及元件选择
“加/减计数操纵电路”采纳一片数据分派器74LS138。

“加/减计数操纵信号自动产生电路”采纳集成D触发器74LS74和集成门电路74LS11、74LS32、74LS04等。

集成计数器采纳74LS192。

“显示译码电路”采纳74LS48或CD4511。

LED数码管采纳共阴极数码管。

3实现方案
手动操纵计数器实现方案
计数单元的设计
计数单元电路要紧由三片十进制可逆计数器74LS192组成。

74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列图如图3-1所示。

图3-1 74LS192的引脚排列图
图中：为置数端，为加计数端，为减计数端，为非同步进位输出端，为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。

其功能表如表3-1所示。

表3-1 74LS192的功能表
输入输出
125R P3P2P1P0Q3Q2Q1Q0
1×××××××0000
00××d c b a d c b a
01↑1××××加计数
011↑××××减计数
由三片74LS192级联即可组成模为125的十进制加减可逆计数器的计数单元电路，如图3-2所示。

图3-2 计数单元电路原理图
译码显示单元电路设计
计数器实现了对时刻的累计以8421BCD码形式输出，译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，而且为七段数码管的正常工作提供足够的工作电流。

译码器是一个多输入、多输出的组合逻辑电路。

它的工作是把给定的代码进行“翻译”，变成相应的状态，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普遍的用途，不仅用于代码的转换、终端的数字显示，还用于数字分派，存储器寻址和组合操纵信号等。

译码器能够分为通用译码器和显示译码器两大类。

用于驱动LED七段数码显示经常使用的有74LS48。

.1译码器74LS48
74LS48是BCD-7段译码器/驱动器，其输出是OC门输出且高电平有效，专用于驱动LED七段共阴极显示数码管。

其功能是把输入的8421BCD码ABCD译成七段输出a-g，再由七段数码管显示相应的数。

由74LS48和LED七段共阴极数码管组成一名数码显示电路。

假设将个位、时位、百位计数器的输出别离接到相应七段译码器的输入端，即可进行不同数字显示。

在译码器输出与数码管之间串联的R为限流电阻。

当计数器在CP脉冲的作用下，就应将其状态显示成清楚的数字符号。

74LS48的管脚如图3-3所示。

在管脚图中，管脚LT、RBI、BI/RBO都是低电平是起作用，作用别离为：
LT为灯测检查，用LT可检查七段显示器个字段是不是能正常被点燃。

BI是灭灯输入，能够使显示灯熄灭。

RBI是灭零输入，能够依照需要将显示的零予以熄灭。

BI/RBO是共用输出端，RBO称为灭零输出端，能够配合灭零输出端RBI，在多位十进制数表示时，把多余零位熄灭掉，以提高视图的清楚度。

1 2 3 4 5 6 7 8
图3-3 74LS48 的管脚图
74LS48的功能：74LS48的功能表如表3-2所示。

表3-2 74LS48 BCD七段译码驱动器功能表
（1）译码功能：将LT，RBI和BI/RBO端接高电平，输入十进制数0~9的任意一组8421BCD 码（原码），那么输出端a~g也会取得一组相应的7位二进制代码（74LS48驱动共阴极，输出3FH、06H、5BH…；74LS47驱动共阳极，输出COH、F9H、A4H…）。

若是将这组代码输入到数码管，就能够够显示出相应的十进制数。

（2）试灯功能：给试灯输入加低电平，而BI/RBO端加高电平常，那么输出端a~g均为高电平。

假设将其输入数码管，那么所有的显示段都发亮。

此功能能够用于检查数码管
图3-5 LG5011AH的管脚图
.3译码显示电路
译码显示电路由共阴极译码器74LS48和七段数码管LED组成。

74LS48和共阴数码管的连接图如图3-6所示。

图3-6 译码显示电路
加/减计数操纵电路的设计
加/减计数操纵电路要紧由74LS138组成。

74LS138芯片是经常使用的3-8线译码器，经常使用在单片机和数字电路的译码电路中，74LS138的引脚排列如图3-7所示，真值表如表3-3所示。

图3-7 74LS138的引脚排列图
表3-3 74LS138的真值表
由74LS138组成的加/减计数操纵电路如图3-8所示。

图3-8 加/减计数操纵电路
总原理图的设计
将计数电路、显示译码电路和加/减法操纵电路连接起来就组成了完整的手动操纵模为125的加/减可逆计数器，如图3-9所示。

图3-9 手动操纵加/减可逆计数器原理图
自动操纵计数器实现方案
自动操纵加/减可逆计数器的实现是在手动操纵计数器的基础上做一些改动。

其中译码显示电路、加/减法操纵电路电路是一样的，只是将计数单元的反馈清零端和反馈置数端去掉，多加了一个加/减计数操纵信号自动产生电路。

将这几个电路单元连接起来就组成了自动操纵加/减可逆计数器，如图3-10所示。

图3-10 自动控/制加减可逆计数器原理图
4 Proteus仿真
Proteus简介
Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。

它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。

它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。

尽管目前国内推行刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。

（1）功能特点：Proteus软件具有其它EDA工具软件（例：multisim）的功能。

这些功能是：原理布图、PCB自动或人工布线、SPICE电路仿真。

同时Proteus还具有一些革命性的特点：①互动的电路仿真：用户乃至能够实时采纳诸如LED/LCD、键盘、RS232终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。

②仿真处置器及其外围电路：能够仿真51系列、AVR、PIC等经常使用主流单片机。

还能够直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的成效。

配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus成立了完备的电子设计开发环境。

（2）功能模块：①—个易用而又功能壮大的ISIS原理布图工具；②PROSPICE混合模型SPICE仿真；③ARES PCB设计。

（3）Proteus所提供的资源
① Proteus可提供的仿真元器件资源：仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件，有30多个元件库。

② Proteus可提供的仿真仪表资源：示波器、逻辑分析仪、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表。

理论上同一种仪器能够在一个电路中随意的挪用。

③除现实存在的仪器外，Proteus还提供了一个图形显示功能，能够将线路上转变的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似，但功能更多。

这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。

这些都尽可能减少了仪器对测量结果的阻碍。

④ Proteus可提供的调试手腕：Proteus提供了比较丰硕的测试信号用于电路的测试。

这些测试信号包括模拟信号和数字信号。

电路仿真
下面以自动操纵加/减可逆计数器为例简要介绍一下仿真进程。

打开Proteus软件，选择“File”菜单下的“New Design”，取得如图4-1所示的对话框，在对话框当选择“PortraitA4”，现在，进入原理图编辑窗口。

图4-1 新建设计对话框
放置元件
（1）集成元件的放置
本课设要用的集成元件有74LS192，74LS74，74LS04，74LS138，74LS32，74LS48，74LS11，开关SW-SPDT，共阴数码管7SEG-COM-CAT-GRN。

单击图4-2中的“P”按钮
图4-2 放置元件窗口
取得放置元件对话框，如图4-3所示，在“Keywords”中输入“74LS192”，查找到那个元件以后单击“OK”就能够够在原理编辑窗口中放置元件了。

其他元件的放置步骤相同。

图4-3 放置元件对话框
（2）电源和地的放置
左键选择模型选择工具栏中的图标，取得图4-4所示窗口，左键单击POWER或
GROUND，并在原理图编辑窗口中单击左键就能够够放置电源和地了。

图4-4 放置电源和地窗口
（3）脉冲发生器的放置
左键选择模型选择工具栏中的图标，取得图4-5所示窗口，左键单击PULSE，并在原理图编辑窗口中单击左键就能够够放置脉冲发生器了。

图4-5 放置脉冲发生器窗口
所有元件放置完成后就能够够取得元件的放置图如图4-6所示。

图4-6 元件放置图
4.2.2参数设置
（1）电源参数的设置
单击鼠标右键，选中电源，然后再单击左键，取得参数设置对话框如图4-7所示。

在“String”栏中填上“+5V”，点击“OK”键就完成了电源参数的设置。

图4-7电源参数设置框图
（2）脉冲发生器参数的设置
依照设置电源参数的方式打开脉冲发生器参数设计对话框如图4-8所示，在“Dgital Types”当选择“Clock”，“Frequency”当选择“1HZ”，参数设定完毕。

图4-8 脉冲发生器参数设置框图
布线与调整
元件都放置完成后，依照原理图开始布线，而且在布线的进程中进行元器件之间距离的调整，以使连线最简练、最清楚，使得整个电路图美观、清楚。

最后取得完整的原理图
如图4-9所示。

图4-9 完整电原理图
仿真
点击右下角图标中的图标，开始仿真，仿真计数进程为：先加法计数，从0计数到124，当加计数到最大值124后自动进行减计数，当减计数到最小值0后自动进行加计数，如不断循环。

仿真中的一个状态如图4-10所示。

图4-10 计数器的仿真图
5 课程设计心得体会
课程设计是培育学生综合运用所学知识，是发觉、提出、分析和解决实际问题、锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察进程。

这次的基础强化训练，加深了我对数字电子电路理论知识的明白得，初步学会了PROTUES仿真软件的利用方式，具有了数字电子电路的大体设计能力和大体仿真能力。

回忆起这次基础强化训练，至今我仍感慨颇多。

的确，从选题到定稿，从理论到仿真，在整整一礼拜的日子里，能够说是苦多于甜，可是如此能够学到很多很多的的东西，同时不仅能够巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次课程设计使我知道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，才能真正学到属于自己的知识，从而提高自主设计能力和独立试探能力。

在设计的进程中碰到的问题，能够说得是多如牛毛，因为理论基础不是很牢固，再加上对PROTUES那个软件比较陌生，因此不免会碰到过各类各样的问题。

同时在设计的进程中我也发觉了自己的很多的不足的地方，比如说发觉自己对以前所学过的知识明白得得不够深刻，把握得不够牢固。

只是，这次实验的最大收成确实是锻炼了我自主学习和试探的能力，因为在这次的设计中要求仿真，可是仿真软件PROTUES从来没有接触过，学会用那个软件本身是一个很艰巨的进程，而且这是一个自学的进程，这必然给我的自主学习和试探的能力带来了一个专门大的挑战。

课设的这段日子真的是给我留下了很深的印象。

我总结出，在每次课设中，碰到问题最好的方法确实是请教他人，因为每一个人把握的情形都不一样，一个人不可能做处处处都懂，必需发挥群众的力量，复杂的情形才能够简单化。

这一点我深有体会，在很多时候，我碰到的困难或许他人之前就碰到过，向他们请教远比自己在那里试探来得简单，来得快。

课设的这段时刻我确实收成颇丰，不仅是因为它发生在专门的时刻，更重要的是我的专业知识又有了专门大的进步，因为进步老是让人欢乐的。

参考文献
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