可预置计数器(0-9).doc

工学院课程设计报告题目： 可预置计数器 照片专业班级： 姓名： 学号： 教师评阅意见：成绩评审日期目录一、设计要求与课题描述1二、课题背景与发展历史2三、原理分析与公式推导2四、实验方法及步骤4五、数据测量及结果分析5六、结论5摘要:计数是一种简单的基本的运算，计数器就是实现这种运算的逻辑电路，计数器在数字系统中主要是对脉中的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能。计数器种中类繁多,在实际生活中被广泛应用各个领域，包括在工业生产方面、在数字方、交通信号灯控制方面、切纸机械定位和电梯定位调速等方面，是日常生活中不可或缺的一种电子部件。本设计是一个可预置计数范围的简单计数器。关键词：计数器；测量；预置一、 设计要求与课题描述设计一个可预置计数器，最大计数范围是09，采用一位LED数码管显示计数器，实际的计数范围可通过开关输入预置，当计数达到预置值时停止计数。计数器同时具有复位清零的功能。1、电路功能描述，方案论证和比较。2、设计并绘制出电路图，仿真检验可行性。2、根据仿真的电路图完成实物电路制作并调试。3、完成课程设计报告。两人一组分工合作完成，需要完成方案论证与确认，电路设计及仿真，做板焊板及调试，课程设计报告等工作。第十七周提交实物电路及课程告，并现场测试。二、课题背景与发展历史巩固和加深在模拟电子技术基础和数字电子技术基础课程中所学的理论知识和实训技能,基本掌握常用电子电路的一般设计方法,并通过这一实训课程,能让学生对电子产品设计的过程有一个初步的了解，使学生掌握常用模拟、数字集成电路（计数器、译码器、编码器、比较器等）的应用。三、原理分析与公式推导整个计数器由计数部分和译码部分及显示输出部分构成，用到四个TTL芯片：74LS161十六进制计数芯片、74LS138X2组成的4线16线译码器、74LS48七段数码管译码器。74LS161由时钟CP，四个数据输入端P0P3，清零/MR，使能CEP，CET，置数PE，数据输出端Q0Q3以及进位输出TC.（TC=Q0Q1Q2Q3CET）构成，当清零端CR=“0”，计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”，这个时候为异步复位功能。当CR=“1”且LD=“0”时，在CP信号上升沿作用后，74LS161输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端D3，D2，D1，D0的状态一样，为同步置数功能。而只有当CR=LD=EP=ET=“1”、CP脉冲上升沿作用后，计数器加1。图3-1 74ls161管脚图介绍用两片3线-8线译码器74LS138构成4线-16线译码器的逻辑图如图3-2所示。利用74ls138（1）的控制端S1、S2与74LS138（2）的控制电路S1相连，接入四位输入D0、D1、D2、D3的最高为A3可以完成译码器的扩展。当D3=0时，74LS138（1）工作，74LS138（2）处于禁止状态，输出为高电平；而当D3=1时，74LS138（2）工作，74LS138（1）处于禁止状态。74LS138（1）输出为Y0 Y7,74LS138（2）输出为Y8 Y15。 图3-2 4线16线译码器 图3-3 Multisim仿真图如图3-3，要实现预置功能，关键在于当计数值计到我们预期值时，要使计数芯片在下一个有效脉冲到来时清零。于是我们可以利用161芯片PE端的特点：当PE=1时不影响计数，当PE=0时，输出为QA=A,QB=B,QC=C,QD=D.所以我们预置A=B=C=D=0,则当PE=0时，实现我们想要的清零工作。那么问题来了，我们要如何确保当且仅当计数达到预期值时，PE返回值为0（即完成清零工作），而计数达到其他值时，PE返回值为1（即继续进行计数）。举个例子，如果我们希望计数范围为0-8，那么我们应该保证当计数芯片计数输出为0,1,27时，PE都为1，而当且仅当计数输出达到8时，PE=0。这便让我们想到译码器的工作原理可以满足我们的要求。我们将双138译码器的前10个输出（分别对应计数范围09）分别通过开关与PE端相连。如此，如果当我们希望预置计数范围为1时，拨通开关1，断开其他开关，此时PE就与138译码器输出Y1相连，而当且仅当计数为1时Y1=0，即PE=0，其他情况于此一致。四、实验方法及步骤仿真绘图：先用仿真软件Multisim验证电路图的可行性，确认无误后开始绘制对应的PCB图。转印：用激光打印机将图形打印在油纸的油面上，将热转印机的最高温度设定为170，将打印好的图形，贴在已处理干净的敷铜板上，将转印纸超出敷铜板的其中一边紧贴敷铜板折向背面，固定好，然后送入制版机，稍候片刻，敷铜板将从制版机的后部送出。待其温度下降后，小心的将转印纸从敷铜板上揭起，此时转印纸上的图形已被转印在敷铜板上。钻孔：请先用高速电钻在电路板上对准焊盘中心钻孔。腐蚀：往热水里倒入环保腐蚀剂，再把转印好的铜板放入腐蚀液中进行腐蚀。观察铜板情况，腐蚀完成后捞出清洗，并磨去表面碳粉。焊接：把各元件按PCB图安装在板上并进行焊接。 图4-1 成品图 图4-2 PCB图 五、数据测量及结果分析六、结论通过这段时间的课程设计，我学到了很多东西，我们运用所学的课本知识，以及查阅相关的文献，还要先复习以前学习过的知识，通过温故而知新，使我一开始就有了应该怎样完成“可预置计数器”的设计方案。在这次课程设计过程给我对理论课的学习提供了很大的帮助，也使我意识到理论和实际相结合的重要性。这次课程设计将所学的知识和电子设计方法想结合，大大的调动了我们学习的积极性，并有利于我们系统的科学地培养我们的实际动手能力，工程设计能力及创新设计能力，给我们对理论课的学习提供了很大的帮助。也使我们意识到理论和实际相结合的重要性。作为理工科大二学生，应懂得理论联系实际，并认识其重要性和必要性。课程设计是一件辛苦与充满乐趣的事情，能加深我们对数电这门课程的理解，又能让我们学会了基本集成电路的运用。在设计过程中学到了很多在课本上学不到的东西，也发现了自己的很多不足之处。深深的体会到只有认真的去做才能知道它真正的意义，不要眼高手低，要一步一步，脚踏实地的去做。在设计中碰到一个接一个的难题，在经过洪老师的大力指导，使难题一一得到化解。这次课程设计既锻炼了我