十二进制计数器

郑州科技学院
《数字电子技术》课程设计
题目十二进制计数器
学生姓名丁洪宝
专业班级电科一班
学号201031018
院（系）电气工程学院
指导教师袁玉霞
完成时间 2013年03月15日
目录
1实验概述 (1)
1.1计数器设计目的 (2)
1.2计数器设计组成 (2)
2十二进制计数器设计描述 (2)
2.1设计原理 (2)
2.2设计的思路 (3)
2.3设计的实现 (4)
3十二进制计数器的设计与仿真 (5)
3.1基本电路分析设计 (5)
3.2计数器电路的仿真 (8)
4总结 (9)
参考文献 (11)
附录1：实验电路图 (12)
附录2：元器件清单 (13)
1 实验简述
计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来及脉冲数，还常用作数子系统的定时、分频和执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。

根据计数器的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。

还有可预制数和可变程序功能计数器等等。

目前，无论是TTL还是CMOS集成电路，都有品种较齐全的中规模集成计数器。

使用者只要借助于器件手册提供的功能和工作波形图以及引出端的排列，就能正确运用这些器件。

计数器在现代社会中用途中十分广泛，在工业生产、各种和记数有关电子产品。

如定时器，报警器、时钟电路中都有广泛用途。

在配合各种显示器件的情况下实现实时监控，扩展更多功能。

1.1计数器设计目的
1)每隔1s，计数器增1；能以数字形式显示时间。

2)熟练掌握计数器的各个部分的结构。

3)计数器间的级联。

4)不同芯片也可实现十二进制。

1.2 计数器设计组成
1)用两个74LS160芯片和一个与非门实现。

2)当定时器递增到12时，定时器会自动返回到01显示，
然后继续计时。

本设计主要设备是两个74LS160同步十进制计数器，并且由200HZ，5V电源供给。

作高位芯片与作低芯片位之间级联。

2 十二进制计数器设计描述
2.1 设计原理
74LS160是十进制计数器，要实现十二进制计数器必须用两片实现级联，把各位芯片预置1，当数码管显示
9时，个位芯片开始进位即B端为0C端为1，经过与非
门输出高电平，十位芯片开始工作，十位芯片由0变为
1，此时十位芯片A端为1个位芯片B端为0C端为0，经过与或门输出0，十位芯片处于维持状态，当个位芯
片显示2时，个位芯片B端为1十器位芯片A端为1，经过与非门输出0，重新开始预置数，即完成了十二进
制计数
2.2 设计的思路
1)芯片介绍：74LS160为加减可逆十进制计数器，CPU端
是加计数器时钟信号，CPD是减计数时钟信号RD=1
时无论时钟脉冲状态如何，直接完成清零功能。

RD=0，LD=0时，无论时钟脉冲状态如何，输入信号将立即被
送入计数器的输出端，完成预置数功能。

2)十进制可逆计数器74LS160引脚图管脚及功能表
3)74LS160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，其引脚排列及逻辑符号
如下所示：
图2-174LS160的引脚排列及逻辑符号
（a）引脚排列(b)逻辑符号图中：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、P 2、P3为计数器输入端，为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。

4)利用两片74LS160分别作为十二进制计数器的高位和
低位，分别与数码管连接。

把其中的一个芯片连接构成
十进制计数器，另一个通过一个与门器件构成一个十进
制计数器。

2.3设计的实现
1)两芯片之间级联；把作高位芯片的进位端与下一级up
端连接这是由两片74LS160连接而成的12进制计数
器，低位是连接成为一个十进制计数器，它的clk端接
的是低位的进位脉冲。

高位接成了十进制计数器。

当输
出端为1010 的时候在下个时钟的上升沿把数据置数成
0000这样就形成了进制计数器，连个级联就成为了12
进制计数器，分别可以作为秒和分记时。

2)方案的实现：
用200HZ时钟信号作为计数器的时钟脉冲。

根据设计基
理可知，计数器初值为01，按递增方式计数，增到12
时，再自动返回到00。

此电路可以作为简易数字时钟的
分钟显示。

下图为12进制计数器的总体框图。

图2-3 系统总体框图
3 十二进制计数器的设计与仿真
3.1 基本电路分析设计
1)十进制计数器（个位）电路本电路采用74LS160作为
十进制计数器，它是一个具有异步清零、同步置数、可
以保持状态不变的十进制上升沿计数器。

2)功能表如下；
表3-1 十进制计数器功能表
连接方式如下图：
图3-2十进制计数器（个位）
3)十进制计数器（十位）电路
图3-3 十进制计数器（十位）
4)置数电路
图3-4 置数电路图
5)进位电路
图3-5 进位电路图
6)译码显示电路
图3-6译码显示电路
3.2计数器电路的仿真
1)进入Multisim10.0界面
2)右击空白处，选择放置元件，进入元器件选择区，选择
要放置的元件，然后单击放置。

3)放置好各种器件之后，即可进行线路连接，同时标明所
需参数值。

设置元器件的参数时，用鼠标双击，弹出属性对话框，分别给元件赋值，并设置名称标号。

4)确认电路无误后，即可单击仿真按钮，实现对电路的仿
真工作。

5)观察结果看是否与理论分析的预测结果相同。

图3-7 电路仿真图
4总结
数电课程设计已经结束了，这一周当中我收获了很多知识。

在设计过程中我查阅了大量的资料，了解了许多关于计数器设计方面的问题，进一步理解了各种元器件的使用方法。

这次数电课程设计让我学到了很多，不仅掌握了简单的数电电路的设计与制作，也掌握了实验报告写作的方法和格式。

在制作数字电路时，我深深体会到连接电路时一定要认真仔细，每一步骤都要认真分析。

本次课程设计也反映出很多问题，比如竞争—冒险现象是很常见的，并且消除此现象并不是很容易，尤其是对结构复杂的电路而言，往往消除了一处竞争—冒险现象，又产生了另一处，此问题需要我以后多加注意。

本设计原理简单，结构清晰，较为容易仿真成功。

从本次课程设计中使我获益匪浅，在实验过程中要用心面对每一个问题，通过不断的努力去解决这些问题.在解决设计问题的同时自己也在其中有所收获。

首先使我对数电这门课程有了更深的体会，通过对12进制计数器的设计使我将以前所学的理论知识运用到实际中去，使用Multisim软件进行仿真，使我找到了很多以前没有完全理解的知识，通过再次查找资料，我又学会了很多。

通过这次数电课程设计我深刻感到自己的知识十分有限，在以后的课程学习中一定要认真学习理论知识，充实自己。

此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的
地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。

参考文献
[1]康华光.电子技术基础[M]4版.北京：高等教育出版社，2000.
[2]阎石.数字电子技术基础[M]5版.北京：高等教育出版社，2005：278－281.
[3]郑家龙.集成电子技术基础教程[M].北京：高等教育出版社，2002.
[4]朱力恒.电子技术仿真实验教程[M]. 电子工业出版社.2003.7.第一版
[5]黄正谨.在系统编程技术及其应用[M].2版.南京.东南大学出版社.
[6]李瀚荪.电路分析基础[M]. 高等教育出版社.1992.5.第三版
附录1：实验电路图
附录2：元器件清单。