数字电子技术课程设计——自动循环计数器.docx
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数字电子技术课程设计
——自动循环计数器
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成员：
一、设计任务：
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。
二、总体设计思想：
根据题目要求，系统可以划分为以下几个部分，基本思想如下：
1、电源部分，由它向整个系统提供+5V电源。
2、单脉冲产生部分：
功能是由它产生单个脉冲，为循环计数部分提供计数脉冲。
3、译码显示电路部分：
计数器输出结果的数字显示。
4、加/减控制电路部分：
实现加或减循环计数功能由控制部分完成。
5、可逆计数器部分：
完成3~9的可逆加或减循环计数。
系统设计方框图如图1所示。
加/减控制电路
单脉冲产生
译码显示电路
可逆计数器
电源
图13~9加/减可逆自动循环计数器系统设计方框图
三、各个单元逻辑电路及其工作原理
3.1、译码显示电路
方案论证
方案一：
采用74LS47TTLBCD—7段高电平有效译码/驱动器，数码管需选用共阳极数码管。
方案二：
采用DCD-HEX——4段数码管，不需要译码器就能直接显示出结果。
确定方案：
采用DCD-HEX——4段数码管。
3.2、加/减控制电路
1、方案论证
方案一：
74LS192TTL可预置BCD双时钟可逆计数器。
方案二：
74LS191TTL同步加/减计数器。
确定方案：
经过比较，结合系统要求，决定采用方案二。
2、控制部分及循环加减计数部分的设计
同步十进制可逆计数器CT74LS192，逻辑功能示意图见图2。
图2逻辑功能示意图
3、74LS192功能表：
输入
输出
逻辑功能
CLKLD
ABCD
QAQBQCQD
1*
****
0000
置0
00
1010
1010
置数
01
****
1010
保持
表174LS192功能表
4、74LS192主要逻辑功能：
（1）异步置数：
CR=0,LD=0,QAQBQCQD=ABCD
（2）加计数：
CR=0,LD=1,CPu=CP,CPd=1,QAQBQCQD按加法计数
（3）减计数：
CR=0,LD=1,CPu=1,CPd=CP,QAQBQCQD按减法计数
5、经过调试以后，发现用74LS191来实现更为简便，于是又重新设计，采用方案一，具体操作如下：
（1）集成十进制同步加／减计数器CT74LS191，逻辑功能示意图见图4。
图3逻辑功能示意图
LD为异步置数控制端CT为计数控制端D0-D3位并行输入端
Q0-Q3为输出端 U/D为加/减计数方式控制端RC为行波时钟输出端
CO/CB为进位输出/借位输出端
（2）74LS191功能表见表2
输入
输出
说明
/PCPD3D2D1D0
Q3Q2Q1Q0
0×××d3d2d1d0
d3d2d1d0
并行异步置数
100↑××××
加计数
CO/BI=Q3Q0
101↑××××
减计数
CO/BI=Q3Q2Q1Q0
11××××××
保持
表274LS191功能表
⑶主要逻辑功能：
①异步置数功能。
当=0时，与CP无关，并行输入数据d3d0被置入。
Q3Q2Q1Q0=d3d2d1d0。
②计数功能。
取=0、=1。
当/P=0时，对应CP脉冲上升沿，十进制加法计数器。
当/P=1时，对应CP脉冲上升沿，十进制减法计数器。
③保持功能。
当==1时，计数器保持原来的状态不变。
方案确定：
经过调试更加确定采用方案二,只需在与非门后加一个与门。
四、系统逻辑框图
图474LS192加法计数
说明：
由于题目要求加法计数从3开始自动循环到9然后再返回到3，所以并行
输入端DCBA=0011，当计数器的输出时1001时，由于与非门以及非门的作用使LD输入低电平有效，给计数器置数为0011，再次开始循环。
图574LS192减法计数
说明：
由于题目要求减法计数从9开始自动循环到3然后再返回到3，所以并行输入端DCBA=1001，当计数器的输出0011时，由于与非门以及或非门的作用使LD输入低电平有效，给计数器置数为1001，再次开始循环。
五、总体电路设计图：
1、74LS191:
图6总设计电路图
2、工作原理：
由单脉冲产生单元产生的计数脉冲送至74LS191的CP端，做加法时，191的D/端需接地，通过手动开关J2就实现加减法运算。
当J2接上边的开关时实现加法计数，调节输入端置3，当加过9时，9再加1按照题目要求应该变成3，此时9通过输出端、四个非门以及与非门得到0,0与任何数与运算都是0，然后指数控制端输入有效低电平，控制输入端置数为3，同理做减法时，输入端置9，当达到3时，置数端置9。
六、仿真电路、调试测试结果，出现的问题、原因及解决方法
在调试过程中，遇到了一定的问题，具体如下：
1.因为加减法运算刚开始置数不一样，所以我们经过考虑，用开关来控制输入端的数据；
2.该电路运用不熟悉，导致花很长时间去寻找各种原件；
3.通电检查，通电后做加法时，数码管有反应，但显示数据不正确，怀疑是电源或接地有误，经查果然如此，经重新调整，故障排除。
七、总结设计电路的特点和方案的优缺点
本方案设计电路的特点是：
优点：
电路设计比较简明，大部分所用知识都是根据上课时的理解，所以易于实现。
缺点：
由于我们的知识水平有限，此电路的实现与设计要求有一定差距，在以后的学习过程中，我们要学习更多的专业知识，以弥补我们的缺陷。
八、心得体会
通过此次课程设计，我们更深一步了解电子设计的技能；学会利用各种途径去查找资料，例如上网、去图书馆等等。
该设计过程中我们遇到很多麻烦，例如怎样让计数器从0到9循环计数，怎样让计数器加到9时自动回到3，减到3时自动返回9。
我们在这几个问题上花费了很长时间。
本来一开始我们用的是74LS190，但它是10进制的数字显示到9的一瞬间立刻转移，于是我们就考虑74LS191，通过调试该芯片可行。
然后我们在经过多次调试将电路中多余元件精简，最后保证电路的设计达到自己所能掌握的最高水平。
这次课程设计给我的感触深刻，无论做什么都要用心，多多去请教别人，与别人加强合作，这样才能共同进步，由于时间仓促，也许电路中还存在很多我们没有发现的问题，希望老师能予以指导。
九、参考文献
[1]《数字电子技术基础》北京：
高等教育出版社，2006
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