基于Multisim的循环计数课程设计

《循环计数》课程设计报告
学院：信息科学与技术学院
专业：电子信息工程
班级：2010级（2）班
姓名：王彪樊江涛
学号：2010508115 2010508131
2012年7月5日
目录
1. 课程设计目的 (2)
2. 课程设计任务和要求 (2)
3. 课程设计报告内容 (2)
4. 元器件清单 (5)
5. 设计总结 (5)
6．参考书目 (6)
1. 课程设计目的
1）熟练掌握计数器的应用。

2）加深对加减循环计数和显示电路的理解。

2. 课程设计任务和要求
1）用集成计数器实行3～9自动循环计数。

2）电路能实现3～9加法和3～9减法循环计数。

3）输出用数码显示。

3. 课程设计报告内容
3.1课程设计方案选择及说明
3.1.1总体设计思路
1）器材选择
方案一：选用74LS190，即单时钟同步十进制加减计数器，引脚如图1所示
15、1、10、9管脚为置数
3、2、6、7管脚为二进制数码输出
4管脚为复位（低电平有效）
11管脚为异步预置数（低电平有效）
5管脚为加减控制端，高电平做减法，低电平做加法
14管脚为时钟输入端
13管脚为进位端
由于74LS190D拥有的是异步预置数的功能，题目需要的是3～9的循环计数，那么做加法时连到置数端的应该是二进制的1010（即10），但是74LS190D是十进制计数器，不能达到1010的状态，所以此方案不能采用。

方案二：选用74LS191，即单时钟同步十六进制加减计数器，引脚和功能和74LS190一样，同样拥有的是异步预置数的功能，但由于是十六进制的计数器，所以可以有1010的状态，则可以通过置数端进行置数，从而达到循环计数的功能。

2）总体设计方案选择
方案一：运用两片74LS191计数器，通过单刀双掷开关对时钟信号的控制，分别完成加法和减法循环计数的功能。

流程图如下所示
方案二：运用一片74LS191计数器，通过一个单刀双掷开光实现加减法的切换，再对做加法和做减法时的异步预置数和最初置数进行逻辑整合，从而实现循环计数的功能。

流程图如下所示
在这两个方案的选择中，后者集成度更高，成本也更低，所以我们选择方案二。

时钟信号输入
单刀双掷开关
做加法的74LS191
做减法的74LS191
到10时做异步预置数，预置数为3
到2时做异步预置数，预置数为9
连接到有自带对二进制到BCD 码转换的4位LED 显示器
时钟
信号输入
74LS191计数器
单刀双掷开关控制计数器的U/D 端，即加减法的转换
再用一个单刀双掷开光控制做加法时和做减法时预置数的选择
连接到有自带对二进制到BCD 码转换的4位LED 显示器
3.2总电路图
3.3各个电路工作原理
第一部分为时钟信号的输入，设置为25HZ。

第二部分是置数端，当J3和J1两个单刀双掷开关斜向时，U/D端置0，做减法计数，J3和J1横向时，U/D端置1，做加法计数。

由于做减法时置9（1001），做加法时置3（0011），这两个数的第1位和第3位始终相同；第4位可以连接到J3开关的后面，即减法时为1，加法时为0；第2位可以通过一个异或连接到J3开关的前后，做减法时异或输入两个1，输出为0，做加法时异或输入一个1和一个0，输出为1。

这就完成了当做加法和做减法时对于置数的要求。

第三部分是异步预置数的逻辑关系，当做加法时，由于74LS191拥有的是异步预置数的功能，所以想要到9就进行置数应该设在10（1010）时输出一个让置数端为1的信号。

当做减法时，想要到3时就进行置数就应该设在2（0010）时输出一个让置数端为1的信号。

10（1010）和2（0010）只有最高位是不一样的，所以只要在最高位处用一个单刀双掷开关接非逻辑元件即可，此处的单刀双掷开关和做加减法时的开关需同步。

第四部分把输出的4位二进制连接到有自带对二进制到BCD码转换的4位LED 显示器，完成了题目的要求。

4. 元器件清单
元器件名称数量
74LS191D 1
4脚与非门 2
非门 3
单刀双掷开关 2
LED显示器 1
5V电源 1
时钟信号发生器 1
导线若干
异或门 1
5. 设计总结
通过这次数电的课程设计，我学到了很多关于仿真和各类器材的具体应用，对于我们逻辑思维的提升也有一定程度的锻炼。

在最初选题目时，我们选的是数字温度计的设计，在经过几天的设计后，发现AD转换不能很好的实现，转换关系和参考电压的选择有相当大的难度，用我们现有所学知识不能完成，资料查阅受到限制，所以我们换了循环计数这个能用所学知识和少量相关资料能够设计出来的课程设计。

在做循环计数的课程设计时，我们首先的思路是用两片74LS191D和两片4线LED显示器来分别实现加法和减法的计数，用一个单刀双掷开关对时钟信号的控制来达到对两片计数器的功能转换。

后来想到若是为了节省费用和用尽可能少的器件来达到题目要求可以直接用一片74LS191D和一片4线LED显示器来实现功能，只需用两个单刀双掷开关分别对加减法控制端和异步预置数逻辑关系进行控制即可。

刚开始合并时我们的预置数是把1010和0010同时接在输出端上进行置数，但在仿真软件上不能运行，后来我们发现1010和0010只有最高位不同，所以我们把两个单元合并成一个，用单刀双掷开关对非逻辑元件的控制达到不同置数要求，从而仿真成功。

在整个课程设计中，我们遇到了很多的困难，特别是在刚开始选数字温度计
的设计时，查阅了大量的有关AD转换的资料，学到了很多未学到的知识，后来改题后由于题目要求有我们已学的知识，所以很快就仿真成功，只需要对逻辑关系进行分析即可。

最后，感谢各位老师对于我所问知识的指导，让我对AD转换有了更深入的了解。

6. 参考书目
《数字电子技术基础》高等教育出版社闫石。