六十进制计数器综合设计

物理与机电工程学院（2015——2016 学年第一学期）

《计算机辅助电路设计》

综合设计报告

可编程计数器

专业：电子信息科学与技术学号：2014216041 姓名：张腾

指导教师：周佐

项目十七可编程计数器

一、设计目的及任务

1.1设计目的

掌握74LS90的功能原理；利用74LS90完成简单计数器电路设计。

每隔1s，计数器增1；能以数字形式显示时间。熟练掌握计数器的各个部分的结构。计数器间的级联。不同芯片也可实现六十进制。

1.2设计任务

利用两片74Ls90构成六十进制（0~59）计数器，并用Altium Designer 进行仿真。

二、原理及过程

2.1系统原理图

2.2原理分析

认识芯片：

74LS90计数器是一种中规模二-五-十进制异步计数器，管脚图如图所示。 R01、R02是计数器置0端，同时为1有效；R91和R92为置9端，同时为1时有效；若用A输入，QA输出，为二进制计数器；如B为输入，QB-QD可输出五进制计数器；将QA与B相连，A做为输入端，QA-QD输出十进制计数器；若QD与A输入端相连，B为输入端，电路为二-五混合进制计数器。

74LS90的功能表：

2.3理论分析

当接通电源，电路开始工作时，显示器显示从0开始依次递增到59，然后重新回到0再开始依次递增到59，如此反复，直到关掉电源。

三、系统仿真

3.1仿真原理图

3.2仿真结果图

3.3仿真步骤

1.按可编程计数器的原理图在Multisim中连接电路。

2.打开开关，开始仿真.

3.4仿真结果及分析

显示器可显示:00、01、02、03、04、05、06、07、08、09、1-、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59。

四、PCB设计

包括PCB设计步骤及ＰＣＢ图，所用原件、封装形式报表，3D视图等。

4.1原理图

根据仿真原理图重新设计Altium Designer原理图，由于缺少相应元件，这里用MC74HC4511先进行翻译，再输入到显示器。如下图所示

4.2元件清单及封装形式报表

单击菜单Reports/Bill of Materials,系统自动显示元件清单及封装形式，如下图所示。

4.3制作PCB板

1.在原项目中添加一个PCB，并进行保存；

2.单击菜单Design/Update PCB Document PCB1,弹出窗口开始导入，如下

单击Validate Changes，检查没有任何错误后单击Execute Changes开始导入PCB，导入后根据实际情况放置元件，待放置完成后切换到keep-out layer层，画电气边界，完成后如下图

1）设置布线规则

设置线宽

执行菜单Design/Rules，弹出PCB Rules and Constriaints Editor对话框，

双击选项Design Rules/Electrical下面的子文件，单击Clearance选项，设置最小安全间距为

10mil

增加一个新的Width选项，并命名为N_VCC，点击Net选项，下拉列表框选择VCC，在Constraint中定义导线宽度Preferred、Minimum、Maximum的值均为30mil。

用类似方法，再增加一个名为N_GND，同样GND网络导线宽为30mil。

完成后单击OK

2）开始自动布线

单击菜单Auto Route/All,开始自动布线。

布线完成后参考效果如图所示

3）添加覆铜区

在Top Layer单击菜单place/polygon pour,添加大面积覆铜区，并使GND 与覆铜区相连，添加覆铜区后的的效果如图所示

4）重新定义板的大小

单击菜单View/Board poinning Mode 1,然后单击菜单Design/Redefine Board shape,对板进行裁剪。

5）3D视图

裁剪完成后单击菜单View/3D layout Mode查看3D视图，按住键盘Shift,点击鼠标右键进行拖动查看3D图，如下图

五、结果及结论

结果：当接通电源，电路开始工作时，显示器显示从0开始依次递增到59，然后重新回到0再开始依次递增到59，如此反复，直到关掉电源。

结论：利用所学的数字电路的知识，设计了一个60进制（0-59）的计数器。利用两块74LS190芯片的组合进行计数，并将结果输入到翻译器，待翻译完成后再输入到显示器。

六、心得体会

1、通过本实验的学习，我进一步掌握了74LS90的功能原理。基本能够利用74LS90完成简单计数器电路设计。

2、实验过程中最关键的是熟悉74LS90的功能，再根据其功能设计相关计数器，就可以做到得心应手。

3、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。

4、这次课程设计让我学到了很多，掌握了简单的电子电路的设计与制作。在制作电路时，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。

5、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。

6、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，

7、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。

8、首先使我对数电这门课程有了更深的体会，通过对60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。

9、通过这次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。