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。

第5章结论和体会
回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以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。

此次课程设计，真可谓一波多折，期间真的是让人伤透了脑筋，也经历了许多的挫折和磨难，几度想退缩放弃，但硬是熬到了最后，并仿真成功。

这次设计不仅让我又一次全面的复习了模拟、数字电子技术的一部分知识，同时也让自己体会到从设计到画图、再仿真、再调试的酸甜苦辣，但可喜的是最终都得到了解决。

在课程设计后我有以下心得体会：
1 本次课程设计提高了自己的设计能力，对知识的应用能力，及查找知识的能力。

在设计和仿真过程中往往不是一蹴而就，一帆风顺。

元器件型号的正确选择，在仿真过程中产生的问题都是需要解决的。

在仿真过程中意料之外的情况就会接踵而至，更有甚者原理没问题，但是就是仿真不出来结果，有的可能是逻辑表达式存在竞争冒险，有的可能是元器件选择不对。

有时因为知识有限，所以需要查阅相关资料，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。

2 帮助我更加熟练仿真软件protues和multisim的运用，这对我以后的课程设计会有很大的帮助。

由于设计的电路中可能存在错误，或者在搭接电路时出错，可能损坏元器件，或者在调试中损坏仪器，从而造成经济损失。

而电路仿真中也会损坏元器件或仪器，但不会造成经济损失。

但是我们不能一味依赖仿真，仿真软件虽然方便可也能增加惰性，不能真正起到提高我们动手能力的目的。

3 熟练了对word文档的格式编排，尝试使用新的画框图软件visio。

Word软件应用极为广泛，熟练对文档的排版是大学生的基本技能要求。

通过对该报告的排版，我在这方面的能力得到了很大的提高。

4 热爱生活，体验生活，完善生活。

设计开始时毫无头绪，不知道该设计什么，能设计什么。

灵感总是青睐于热爱生活的人，设计该题目的灵感就来自于体育场，我就想到了设计一个万用型的计分器。

所以最终决定设计一个十进制加一计数器。

5本次课程设计让我对学以致用有了深刻的体会。

宋代朱熹有诗“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。

课堂上学得仅仅是理论，理论可以指导实践，但在实际做的过程中往往不是那么得心应手，或许是困难重重，荆棘满地，这就需要我们用所学的知识去分析解决问题，这过过程我感觉可以称之为“反哺”，它有利于我们对知识的理解，加深我们对知识的掌握，促进我们对知识的应用。

6通过这此电子设计提高了我对数电，模电学习的兴趣，在生活中有很多电子商品，可我们感觉离我们可能太远，于是望而却步，徘徊不前。

如果有这样的心理，那永远不可能进步，永远不可能接触到电子设计。

所以我们需要勇气去尝试，积累设计的宝贵经验，不积跬步无以至千里，最终我们定当越做越好。

二位十进制计数器
第6章参考文献
[1] 艾永乐，付子义. 数字电子技术基础. 北京：中国电力出版社，2008.
[1] 康华光. 电子技术基础. 第五版. 北京：高等教育出版社，2008
[2] 艾永乐，付子义. 模拟电子技术基础. 北京：中国电力出版社，2008.
[2] 周瑞景，张丽，娜丁莉. 基于protues的电路及单片机设计仿真,第二版. 北京：北京航空航天大学出版社，2010.
10。