10进制加法计数器课程设计

目录

第1章前言 (1)

1.1 摘要 (1)

1.2 设计目的 (1)

1.3 设计内容及要求 (1)

第2章设计方案 (2)

2.1 系统框图 (2)

2．2主要芯片功能介绍 (2)

2.2.1 四位二进制计数器74191介绍 (2)

2.2.2七段显示译码器7448介绍 (3)

2.3 工作原理 (4)

第3章硬件设计 (5)

3.1 单元电路设计 (5)

3.2 总硬件电路图 (7)

第4章仿真与试验 (8)

4.1 仿真结果 (8)

4.2 调试中遇到的问题 (8)

第5章结论和体会 (9)

第6章参考文献 (10)

第1章前言

1.1 摘要

在数字电路技术的课程中，计数器的功能是记忆脉冲的个数,它是数字系统中应用最广泛的基本时序逻辑构件。计数器在微型计算机系统中的主要作用就是为CPU和I/O设备提供实时时钟，以实现定时中断、定时检测、定时扫描、定时显示等定时控制，或者对外部事件进行计数。一般的微机系统和微机应用系统中均配置了定时器/计数器电路，它既可当作计数器作用，又可当作定时器使用，其基本的工作原理就是"减1"计数。计数器：CLK输入脉冲是一个非周期事件计数脉冲，当计算单元为零时，OUT输出一个脉冲信号，以示计数完毕。

本十进制加法计数器是基于74191芯片而设计的，其有两个按钮，一个起加一的作用，另一个起清零的作用，还有一个两位的数字管显示。当检测到有加一键按下时，会自动加一，并将在数码管上显示。当检测到有清零键按下时，数码管上显示清零。

该十进制加法计数器用途广泛，在各种比赛中能够当计分器使用，这样比赛得分更加清晰1.2 设计目的

1、综合运用相关课程中所学到的理论知识去独立完成某一设计课题；

2、学习用集成触发器构成计数器的方法；

3、进一步熟悉常用芯片和电子器件的类型及特性，并掌握合理选用器件的原则；

5、初步了解电路设计、仿真的过程和方法；

4、锻炼分析问题解决问题的能力；

1.3 设计内容及要求

1、具有10进制计数功能；

2、设置外部操作开关，控制计数器的直接清零、加一功能；

3、计时器为10进制加法计数，加一键每按一次加一；

4、具有显示功能；

5、并用相关仿真软件对电路进行仿真。

第2章设计方案

2.1 系统框图

图表 2.1 计数器的整体框图

2．2主要芯片功能介绍

2.2.1 四位二进制计数器74191介绍

图2.2.是74191芯片的逻辑电路图，其也对应了74191芯片的引脚。图2.3是74191芯片的功能表

图表2.2 74ls191逻辑电路图

同步预置：当LD=0时，在时钟脉冲上升沿的作用下，Q0 = d1 ；Q1 = d2 ；Q2 = d3 ；Q3 = d4

当使能端LD=0 ：S=0时，计数器计数。

锁存：当使能端ENP=0或ENT=0时，计数器禁止计数，为锁存状态。

2.2.2七段显示译码器7448介绍

图2.4是7448芯片的引脚。2.5是7448芯片的功能表，当接好数码管时显示的结果。

图表 1.4 7448引脚

图表 2.5 七段译码器逻辑功能表

正常译码显示：LT=1，BI/RBO=1时，对输入的十进制1到15进行译码，产生七段相对应的七段显示码。

灭灯：当RBI=0，而输入端为0时，是译码器全灭。当RBI=1时才产生7显示码。

试灯：LT=0无论输入怎么样，则七段数码管全亮，所以LT用来检测数码管的好坏。

2.3 工作原理

利用四位制计数器74191设计成两位十进制。个位、十位74191计数器的D0 D1 D2 D3脚接低电平，S、M脚接低电平。个位74191计数器CP脚接按键，十位74191计数器CP脚接来自个位计数器的进位信号，这样个位，十位都处于计数工作状态。个位计数器由Q3Q2Q1Q0（0000）2增加到（1001）2时产生进位信号，进位信号接传给个位计数器和十位计数器，分别实现了各位清零十位加一的功能。

第3章硬件设计

3.1 单元电路设计

3.1 两位十进制计数器电路图

功能：U1的D0 D1 D2 D3输出的个位，U2的D0 D1 D2 D3输出的十位。加一键按下数据加一，清零键按下数据清零。该单位电路实现的记录“加一”按键按下次数，清零按键清零的功能。

3.2 解码显示电路

功能: D C B A接口接输入信号，U 3的 D C B A接来个位74191芯片的的输出端，U4接十位74191的输出端，这样来自于计数器的个位、十位数据就能在数码管上显示。

3.2 总硬件电路图

图表 3.3 总硬件电路图元器件清单：

1 、7404 一片

2 、7411 一片

3 、7448 两片

4 、74191 两片

5 、共阴数码管两个

6 、按键三个

7 、100 电阻一个

第4章 仿真与试验

4.1 仿真结果

图4.1是仿真结果图。本仿真是在protues7.7的仿真环境下进行的。从图中可以清楚的看见整个电路工作原理和工作过程，当加一键按下时实现了加一的功能。

4.1电路仿真结果

4.2 调试中遇到的问题

设计本电路的难点是怎么实现74191的十六制转化为十进制？十六进制的1001到1010的进位就等于9到10的进位，所以要实现十进制的关键是当1001变到1010时能产生一个脉冲信号，该脉冲信号传到下一级的输入端和本级的清零端。初步设计就采集Q 3Q 1的信号再相“&”，当1001变到1010时输出“1”；可是在当0111到1000时也会产生“1”，这是电路设计时存在的缺陷。为了消除上种情况采用了逻辑函数123L=Q Q Q ∙∙代替14L=Q Q ∙，于是问题顺利解决。

在选用R1时选用的是=.5 K R11Ω，但是产生的低电平很不理想，当键按下时产生不了一个正脉冲，经过考虑于是选择了=100 R1Ω这样效果明显了很多。