电子课程设计自动循环计数器.docx

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电子课程设计自动循环计数器

河南科技学院新科学院

电子课程设计

自动循环计数器电路

学生姓名：

耿彦

学号：

2013040229

班级：

电子132

指导老师：

李余钱

时间：

2015.5.18-5.31

1、设计目的……………………………………………………………1

2、内容及要求…………………………………………………………1

3、设计思想……………………………………………………………1

4、单元电路的设计、参数计算、器件选择及介绍…………………2

4.1、译码驱动显示部分…………………………………………………………2

4.2、单脉冲产生部分…………………………………………………………4

4.3、电源部分…………………………………………………………………6

4.4、控制部分及循环加减计数部分……………………………………………7

5、总体电路设计图、工作原理及元器件清单………………………10

6、仿真电路仿真、调试测试结果，出现的问题、原因及解决方法………………………………………………………………………13

7、总结设计电路的特点和方案的优缺点……………………………14

参考文献……………………………………………………………15

设计题目：

自动循环计数器

1、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、内容及要求：

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．方案的总体思路

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、译码显示电路部分：

计数器输出结果的数字显示

 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、电源部分，由它向整个系统提供+5V电源。

4、加/减控制循环电路部分：

实现加/减循环计数器功能由控制部分完成。

完成3-9加或者减的可逆计数运算。

系统方框图如图1所示。

图13—9加/减可逆自动循环计数器系统方框图

4、单元电路的设计、参数计算、器件选择及介绍

4.1、译码驱动显示部分

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74LS48TTLBCD—7段译码器/内部上拉输出驱动。

确定方案：

由于74LS48输出是高有效且74LS48不需要外接电阻。

，故采用74LS48，所以显示数码管选用LTS547R共阴极数码管。

元器件型号的选择及参数计算：

数码管LTS547R，译码/驱动器74LS48；限流电阻的计算，数码管压降一般为1.8~2.2V，工作电流10~20mA，经查资料，静态显示时10mA亮度相当可观，所以限流电阻R1~R7=（5V-2V）/10mA=300Ω,功率为0.012×300=0.03W,故电阻选用R1~R7=300Ω（1/16W）。

图274LS48引脚图

灯测试输入使能端。

当

＝0时，译码器各段输出均为高电平，显示器各段亮，因此，

＝0可用来检查74LS48和显示器的好坏。

动态灭零输入使能端。

在LT＝1的前提下，当

＝0且输入BDCA＝000时，译码器各段输出全为低电平，显示器各段全灭，而当输人数据为非零数码时，译码器和显示器正常译码和显示。

利用此功能可以实现对无意义位的零进行消隐。

静态灭零输入使能端。

只要

＝0，不论输入BDCA为何种电平，译码器4段输出全为低电平，显示器灭灯（此时/BI／RBO为输入使能）。

动态灭零输出端。

在不使用

功能时，BI／RBO为输出使能。

该端主要用于多个译码器级联时，实现对无意义的零进行消隐。

实现整数位的零消隐是将高位的RBO接到相邻低位的RBI，实现小数位的零消隐是将低位的RBO接到相邻高位的RBI。

74LS48引脚功能表—七段译码驱动器功能表如表1

表174LS48引脚功能表—七段译码驱动器功能表

十进数或功能

输入

BI/RBO

输出

LT

RBI

DCBA

a

b

c

d

e

f

g

0

H

H

0000

H

1

1

1

1

1

1

0

1

H

x

0001

H

0

1

1

0

0

0

0

2

H

x

0010

H

1

1

0

1

1

0

1

3

H

x

0011

H

1

1

1

1

0

0

1

4

H

x

0100

H

0

1

1

0

0

1

1

5

H

x

0101

H

1

0

1

1

0

1

1

6

H

x

0110

H

0

0

1

1

1

1

1

7

H

x

0111

H

1

1

1

0

0

0

0

8

H

x

1000

H

1

1

1

1

1

1

1

9

H

x

1001

H

1

1

1

0

0

1

1

x

x

xxxx

L

0

0

0

0

0

0

0

H

L

0000

L

0

0

0

0

0

0

0

L

x

xxxx

H

1

1

1

1

1

1

1

数码管显示原理见图5。

图3共阴/共阳极数码管内部电路图图4共阴极数码管管脚图

图5译码驱动显示电路

4.2、单脉冲产生部分

（a）555定时器产生单脉冲（b）单稳态触发器74LS121产生单脉冲

（c）RS触发器产生单脉冲

方案一：

用集成555定时器产生单脉冲见图。

图（a）

方案二：

用TTL集成单稳态触发器74LS121。

图（b）

方案三：

用74LS00四—2输入与非门与手动开关。

图（c）

用74LS00中的两个与非门构成基本RS触发器，手动开关反复波动一次，则触发器输出端将产生一个计数脉冲

确定方案：

方案三：

用74LS00四—2输入与非门与手动开关。

图（c）

数据参数：

经查阅资料电阻为1千欧。

单脉冲产生电路PCB图（如图6）

图6单脉冲产生电路PCB图

单脉冲产生电路PCB图3D图如图7

图7单脉冲产生电路PCB图3D图

4.3、电源部分

直流稳压电源主要由变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路组成。

方案一：

采用稳压二极管稳压，主要优点是简单；缺点是稳压二极管的稳压值离散性较大，限流电阻的阻值和功率计算比较繁琐。

方案二：

采用三端集成稳压器，三端集成稳压器系列齐全，稳压效果好，性能可靠，使用也非常方便。

确定方案：

比较方案一和方案二，考虑到数据的准确性和稳定性，决定采用方案二。

整个系统IC均由74系列的相关芯片组成，故系统只需单一+5V电源。

三端集成稳压器：

选用L7805CV；变压器：

经过全波整流后7805的输入电压约为U2×1.2；由于7805的输入电压范围是7V-15V，采用220V/9V（3W）小型变压器，则7805的输入电压范围是9×1.2≈11V，满足7805输入电压的要求。

整流桥：

选择2W10/2A桥，C1、C2、C3、C4为滤波电容，C1、C2采用电解电容，C1=1000μF/16V，C2=1000μF/10V，C3、C4为高频滤波电容，C3=0.33μF，C4=0.1μF。

电源部分电路图，见图8。

图8电源部分电路图

图9电源部分PCB图

图10电源部分PCB图3D图

4.4、控制部分及循环加减计数部分

方案一：

74HC138作为数据分配器。

方案二：

74LS138作为数据分配器。

确定方案：

74LS138作为加减控制器。

74LS138引脚如图11

图1174LS138引脚图

74LS138逻辑功能表如表2

表274LS138逻辑功能表

可逆计数器单元

方案一：

用两块74LS73，74LS04，两块74LS08组成异步二进制加减计数器

方案二：

74LS192TTL可预置BCD双时钟可逆计数器。

方案三：

74LS191TTL同步加/减计数器

确定方案：

方案三74LS1901TTL同步加/减计数器

（1）集成十进制同步加／减计数器CT74LS191，逻辑功能示意图见图12。

图12逻辑功能示意图

为异步置数控制端

为计数控制端

Do-D3为并行数据输入端Q0-Q3为输出端

为加/减计数方式控制端

/

为进位输出/借位输出端

时钟输出端

（2）74LS191功能表见表3

表34LS191功能表

（3）加减计数部分仿真电路如图13

图13加减计数部分仿真电路

加减计数部分PCB图如图14

图14加减计数部分PCB图

加减计数部分PCB图3D图如图15

图15加减计数部分PCB图3D图

5、总体电路设计图、工作原理及元器件清单

（1）总体仿真电路图如图16

图16总体仿真电路图

（2）总体电路PCB图

图17总体电路PCB图

（3）总体电路PCB图3D图如图18

图18总体电路PCB图3D图

（4）工作原理介绍：

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，190的

/

端需接地，通过手动开关S1实现。

加法计数当加过9时，在

端将发出一个进位正脉冲，9再加1按照题目要求应该变成3；做减法时按照题目要求3减1应该变成9，在此利用开关S1将预置数据3（0011）或9（1001）选择一个数据送给191的预置数据端DCBA，实现的方法是，将加9后产生的正脉冲反相后与减法时减到2由138译码得到的负脉冲进行或运算送至191的L端，从而使191进入数据传送状态从而实现3变9

（5）元器件清单表如表4

表4元器件清单表

类别

编号

型号及参数

功能及类别

集成电路

U6

74LS00

四2输入端与非门

表4元器件清单表（续表）

U4

74LS04

六反相器

U5

74LS138

3-8线译码器

U2

74LS191

BCD同步加/减计数器

U3

74LS48

4线-7段译码器

JP1

7805

三端集成稳压器+5V

电阻

R1~R7

300Ω（1/2W）

碳膜电阻

R8~R9

1KΩ/（1/16W）

碳膜电阻

C1

1000μF/16V

电解电容

C2

1000μF/10V

电解电容

C3

0.33μF

独石电容

C4

0.1μF

独石电容

整流桥

BRIDGE1

2W10/2A

变压器

T

220V/10V（W）

数码管

DS1

LTS547R

开关

S1

按钮开关

S2

按钮开关

6、仿真电路仿真、调试测试结果，出现的问题、原因及解决方法