2位10進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 前言1</p><p>　　1.1 摘要1</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)目的1</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1</p><p>　　第2章 設(shè)計(jì)方案2</p>

2、;<p>　　2.1 系統(tǒng)框圖2</p><p>　　2．2主要芯片功能介紹2</p><p>　　2.2.1 四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74161介紹2</p><p>　　2.2.2七段顯示譯碼器7448介紹3</p><p>　　2.3 工作原理4</p><p>　　第3章 硬件

3、設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.1 單元電路設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.2 總硬件電路圖7</p><p>　　第4章 仿真與試驗(yàn)8</p><p>　　4.1 仿真結(jié)果8</p><p>　　4.2 調(diào)試中遇到的問題8</p><p>　　第5章 結(jié)

4、論和體會(huì)9</p><p>　　第6章 參考文獻(xiàn)10</p><p><b>　　第1章 前言</b></p><p><b>　　1.1 摘要</b></p><p>　　在數(shù)字電路技術(shù)的課程中，計(jì)數(shù)器的功能是記憶脈沖的個(gè)數(shù),它是數(shù)字系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的基本時(shí)序邏輯構(gòu)件。計(jì)數(shù)器在

5、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的主要作用就是為CPU和I/O設(shè)備提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)中斷、定時(shí)檢測、定時(shí)掃描、定時(shí)顯示等定時(shí)控制，或者對外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)。一般的微機(jī)系統(tǒng)和微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中均配置了定時(shí)器/計(jì)數(shù)器電路，它既可當(dāng)作計(jì)數(shù)器作用，又可當(dāng)作定時(shí)器使用，其基本的工作原理就是"減1"計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器：CLK輸入脈沖是一個(gè)非周期事件計(jì)數(shù)脈沖，當(dāng)計(jì)算單元為零時(shí)，OUT輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，以示計(jì)數(shù)完畢。</p><p&g

6、t;　　本十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器是基于74161芯片而設(shè)計(jì)的，依靠傳感器感應(yīng)外界信號(hào)，傳感器在感應(yīng)范圍內(nèi)有物體時(shí)輸出低電位，反之則是高電位。當(dāng)傳感器的感應(yīng)范圍內(nèi)有物體移過時(shí)，傳感器電位由高到低再到高，出現(xiàn)上跳沿。計(jì)數(shù)器會(huì)自動(dòng)加一，并將在數(shù)碼管上顯示。本十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器有兩位七段數(shù)碼管?？捎?jì)數(shù)0~99個(gè)物體，并易于擴(kuò)展。</p><p>　　該十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)理念是用于工廠流水線上產(chǎn)品計(jì)數(shù)，自動(dòng)計(jì)數(shù)，方便簡單。<

7、;/p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)目的</p><p>　　1、綜合運(yùn)用相關(guān)課程中所學(xué)到的理論知識(shí)去獨(dú)立完成某一設(shè)計(jì)課題；</p><p>　　2、學(xué)習(xí)用集成觸發(fā)器構(gòu)成計(jì)數(shù)器的方法；</p><p>　　3、進(jìn)一步熟悉常用芯片和電子器件的類型及特性，并掌握合理選用器件的原則；</p><p>　　5、初步了解電路設(shè)計(jì)、仿

8、真的過程和方法； </p><p>　　4、鍛煉分析問題解決問題的能力；</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求</p><p>　　1、具有2位10進(jìn)制計(jì)數(shù)功能；</p><p>　　2、利用傳感器，不接觸計(jì)數(shù)；</p><p>　　3、每一個(gè)物體經(jīng)過，計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1；</p><p&

9、gt;<b>　　4、具有顯示功能；</b></p><p>　　5、并用相關(guān)仿真軟件對電路進(jìn)行仿真。</p><p>　　第2章 設(shè)計(jì)方案</p><p>　　2.1 系統(tǒng)框圖</p><p>　　圖表 2.1 計(jì)數(shù)器的整體框圖</p><p>　　2．2主要芯片功能介紹&l

10、t;/p><p>　　2.2.1 四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74161介紹</p><p>　　圖2.2.是74161芯片的邏輯電路圖，其也對應(yīng)了74161芯片的引腳。圖2.3是74161芯片的功能表</p><p>　　圖表 2.2 74ls161邏輯電路圖</p><p>　　圖表 2.3 74161的功能表</p>

11、<p>　　異步清零：當(dāng) CR=0 時(shí)，不論始終脈沖是否有上升沿用，立即，Q0 = 0 ；Q1 = 0 ；Q2 = 0 ； Q3 = 0</p><p>　　同步預(yù)置：當(dāng)LD=0時(shí)，在時(shí)鐘脈沖上升沿的作用下，Q0 = d1 ；Q1 = d2 ；Q2 = d3 ； Q3 = d4</p><p>　　當(dāng)使能端LD=0 ：S=0時(shí)，計(jì)數(shù)器

12、計(jì)數(shù)。</p><p>　　鎖存：當(dāng)使能端ENP=0或ENT=0時(shí)，計(jì)數(shù)器禁止計(jì)數(shù)，為鎖存狀態(tài)。</p><p>　　2.2.2七段顯示譯碼器7448介紹</p><p>　　圖2.4是7448芯片的引腳。2.5是7448芯片的功能表，當(dāng)接好數(shù)碼管時(shí)顯示的結(jié)果。</p><p>　　圖表 2.4 7448引腳</p><

13、p>　　圖表 2.5 七段譯碼器邏輯功能表</p><p>　　正常譯碼顯示：LT=1，BI/RBO=1時(shí)，對輸入的十進(jìn)制1到15進(jìn)行譯碼，產(chǎn)生七段相對應(yīng)的七段顯示碼。</p><p>　　滅燈：當(dāng)RBI=0，而輸入端為0時(shí)，是譯碼器全滅。當(dāng)RBI=1時(shí)才產(chǎn)生7顯示碼。</p><p>　　試燈：LT=0無論輸入怎么樣，則七段數(shù)碼管全亮，所以LT用來檢測數(shù)

14、碼管的好壞。</p><p>　　2.3 工作原理</p><p>　　利用四位2制計(jì)數(shù)器74161設(shè)計(jì)成兩位十進(jìn)制。個(gè)位、十位74161計(jì)數(shù)器的S、M腳接低電平，個(gè)位74161計(jì)數(shù)器CP腳接傳感器的輸出端口。需要注明的是，本計(jì)數(shù)器采用異步清零法實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制。個(gè)位、十位74161計(jì)數(shù)器的Q3、Q1相與非，與非門輸出端接到74161清零端。十位74161計(jì)數(shù)器CP腳接個(gè)位與非門的輸出端。，

15、這樣個(gè)位，十位都處于計(jì)數(shù)工作狀態(tài)。個(gè)位計(jì)數(shù)器由Q3Q2Q1Q0（0000）2增加到（1010）2時(shí)產(chǎn)生進(jìn)位信號(hào)，進(jìn)位信號(hào)接傳給個(gè)位計(jì)數(shù)器和十位計(jì)數(shù)器，分別實(shí)現(xiàn)了個(gè)位清零十位加一的功能。</p><p>　　第3章 硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 單元電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 兩位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路圖</p><p>

16、;　　功能：U2的D0 D1 D2 D3 輸出的個(gè)位 ，U1的D0 D1 D2 D3 輸出的十位 。當(dāng)傳感器的感應(yīng)范圍內(nèi)有物體移過時(shí)，傳感器電位由高到低再到高，出現(xiàn)上跳沿。計(jì)數(shù)器會(huì)自動(dòng)加一。個(gè)位計(jì)數(shù)器加滿9后，下次輸出端出現(xiàn)1010，此時(shí)通過與非門，實(shí)現(xiàn)個(gè)位清零，同時(shí)，十位加一。</p><p>　　3.2 解碼顯示電路</p><p>　　功能 : D C B A接口

17、接輸入信號(hào)，U 3的D C B A接來個(gè)位74191芯片的的輸出端，U4接十位74191的輸出端，這樣來自于計(jì)數(shù)器的個(gè)位、十位數(shù)據(jù)就能在數(shù)碼管上顯示。</p><p>　　3.2 總硬件電路圖</p><p>　　圖表 3.3 總硬件電路圖</p><p><b>　　元器件清單：</b></p><p>

18、　　1 、7400 一片</p><p>　　2 、7448 兩片</p><p>　　3 、74161 兩片</p><p>　　4 、共陰數(shù)碼管 兩個(gè)</p><p>　　5 、傳感器

19、 一個(gè)</p><p>　　第4章 仿真與試驗(yàn)</p><p>　　4.1 仿真結(jié)果</p><p>　　圖4.1是仿真結(jié)果圖。本仿真是在Multisim10的仿真環(huán)境下進(jìn)行的。從圖中可以清楚的看見整個(gè)電路工作原理和工作過程。 </p><p><b>　　4.1電路仿真結(jié)果</b></p>

20、<p>　　4.2 調(diào)試中遇到的問題</p><p>　　設(shè)計(jì)本電路的難點(diǎn)是怎么實(shí)現(xiàn)74161的十六制轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制？十六進(jìn)制的1001到1010的進(jìn)位就等于9到10的進(jìn)位，所以要實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制的關(guān)鍵是當(dāng)1001變到1010時(shí)能產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)傳到下一級的輸入端和本級的清零端。初步設(shè)計(jì)就采集Q3Q1的信號(hào)再相“與非”，當(dāng)1001變到1010時(shí)輸出“1”； </p><p&

21、gt;　　第5章 結(jié)論和體會(huì)</p><p>　　回顧起此課程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，從理論到實(shí)踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。此次課程設(shè)計(jì)，真可謂一波多折，期間真的是讓人傷透了腦筋，也經(jīng)歷了許多的挫折和磨難，幾度想退縮放棄，但硬是熬到了最后，并仿真成功。這次設(shè)計(jì)不僅讓我又一次全面的復(fù)習(xí)了模擬、數(shù)

22、字電子技術(shù)的一部分知識(shí)，同時(shí)也讓自己體會(huì)到從設(shè)計(jì)到畫圖、再仿真、再調(diào)試的酸甜苦辣，但可喜的是最終都得到了解決。</p><p>　　在課程設(shè)計(jì)后我有以下心得體會(huì)：</p><p>　　1 本次課程設(shè)計(jì)提高了自己的設(shè)計(jì)能力，對知識(shí)的應(yīng)用能力，及查找知識(shí)的能力。在設(shè)計(jì)和仿真過程中往往不是一蹴而就，一帆風(fēng)順。元器件型號(hào)的正確選擇，在仿真過程中產(chǎn)生的問題都是需要解決的。在仿真過程中意料之外的情況就

23、會(huì)接踵而至，更有甚者原理沒問題，但是就是仿真不出來結(jié)果，有的可能是邏輯表達(dá)式存在競爭冒險(xiǎn)，有的可能是元器件選擇不對。有時(shí)因?yàn)橹R(shí)有限，所以需要查閱相關(guān)資料，思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及時(shí)請教或上網(wǎng)查詢。</p><p>　　2 幫助我更加熟練仿真軟件protues和multisim的運(yùn)用，這對我以后的課程設(shè)計(jì)會(huì)有很大的幫助。由于設(shè)計(jì)的電路中可能存在錯(cuò)誤，或者在搭接電路時(shí)出錯(cuò)，可能損壞元器件，或者在調(diào)試中

24、損壞儀器，從而造成經(jīng)濟(jì)損失。而電路仿真中也會(huì)損壞元器件或儀器，但不會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失。但是我們不能一味依賴仿真，仿真軟件雖然方便可也能增加惰性，不能真正起到提高我們動(dòng)手能力的目的。</p><p>　　3 熟練了對word文檔的格式編排，嘗試使用新的畫框圖軟件visio。Word軟件應(yīng)用極為廣泛，熟練對文檔的排版是大學(xué)生的基本技能要求。通過對該報(bào)告的排版，我在這方面的能力得到了很大的提高。</p>&l

25、t;p>　　4 熱愛生活，體驗(yàn)生活，完善生活。設(shè)計(jì)開始時(shí)毫無頭緒，不知道該設(shè)計(jì)什么，能設(shè)計(jì)什么。靈感總是青睞于熱愛生活的人，設(shè)計(jì)該題目的靈感就來自于體育場，我就想到了設(shè)計(jì)一個(gè)萬用型的計(jì)分器。所以最終決定設(shè)計(jì)一個(gè)十進(jìn)制加一計(jì)數(shù)器。</p><p>　　5本次課程設(shè)計(jì)讓我對學(xué)以致用有了深刻的體會(huì)。宋代朱熹有詩“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”。課堂上學(xué)得僅僅是理論，理論可以指導(dǎo)實(shí)踐，但在實(shí)際做的過程中往往不是那

26、么得心應(yīng)手，或許是困難重重，荊棘滿地，這就需要我們用所學(xué)的知識(shí)去分析解決問題，這過過程我感覺可以稱之為“反哺”，它有利于我們對知識(shí)的理解，加深我們對知識(shí)的掌握，促進(jìn)我們對知識(shí)的應(yīng)用。</p><p>　　6通過這此電子設(shè)計(jì)提高了我對數(shù)電，模電學(xué)習(xí)的興趣，在生活中有很多電子商品，可我們感覺離我們可能太遠(yuǎn)，于是望而卻步，徘徊不前。如果有這樣的心理，那永遠(yuǎn)不可能進(jìn)步，永遠(yuǎn)不可能接觸到電子設(shè)計(jì)。所以我們需要勇氣去嘗試，積

27、累設(shè)計(jì)的寶貴經(jīng)驗(yàn)，不積跬步無以至千里，最終我們定當(dāng)越做越好。</p><p>　　第6章 參考文獻(xiàn)</p><p>　　[1] 艾永樂，付子義. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京：中國電力出版社，2008.</p><p>　　[1] 康華光. 電子技術(shù)基礎(chǔ). 第五版. 北京：高等教育出版社，2008</p><p>　　[2] 艾永樂，付子義