电子课程设计自动循环计数器

1、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目 录1、设计目的12、内容及要求13、设计思想14、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75、总体电路设计图、工作原理及元器件清单106、仿真电路仿真、调试测试结果，出现的问题、原因及解决方 法137、 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

2、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39自动循环计数。2. 电路能实现39加法和39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1 39加/减可逆自动循环计数器系统方框图4、单

3、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74LS47 TTL BCD7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74LS48 TTL BCD7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1.82.2V，工作电流1020mA，经查资料，静态显示时10 mA亮度相当可观，所以限流电阻R1R7=(5V-2V)/10mA

4、=300,功率为0.012×300=0.03W,故电阻选用R1R7=300（1/16W）。图2 74LS48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LT1的前提下，当0且输入BDCA000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/BIRBO为输入使能)。 动态灭零输出端。在不使用功

5、能时，BIRBO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1 74LS48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LTRBID C B Aabcdefg0HH0 0 0 0H11111101Hx0 0 0 1H01100002Hx0 0 1 0H11011013Hx0 0 1 1H11110014Hx0 1 0 0H01100115Hx0 1 0 1H10110116Hx0 1 1 0

6、H00111117Hx0 1 1 1H11100008Hx1 0 0 0H11111119Hx1 0 0 1H1110011xxx x x xL0000000HL0 0 0 0L0000000Lxx x x xH1111111 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

7、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

8、，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9×1.211V，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= 1000F/16V，C2= 1000F/10V，C3、C4为高频滤

9、波电容，C3=0.33F ，C4=0.1F。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11 74LS138引脚图74LS138逻辑功能表如表2表2 74LS138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二：74LS192 TTL 可预置BCD双时钟可逆计数器。方案三：74LS191TTL同步加/减

10、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3 4LS191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

11、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

12、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U674LS00四2输入端与非门表4 元器件清单表（续表）U474LS04六反相器U574LS1383-8线译码器U274LS191BCD同步加/减计数器U374LS484线-7段译码器JP17805三端集成稳压器+5V电阻R1R7300(1/2W)碳膜电阻R8R91K/(1/16W)碳膜电阻C11000F/16V电解电容C21000F/10V电解电容C30.33F独石电容C40.1F独石电容整流桥BRIDGE12W10/2A变压器T220V/10V( W)数码管DS1LTS547R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、原因及解决方法在安装调试过程中，遇到了一定的问题，具体如下：第一次仿真软件，一些小的使用技巧没有掌握，经常导致译码显示器不亮。设计原理都清楚，一到仿真的时候就会出现问题。通电检查，通电后做减法时，显示数据不确，但是做加法实现不了到9变回3，一直从8变3。经过请教老师和去图书馆查阅资料最后明白原来是选择的芯片不对，把74LS190换为74LS191后问题得到解决。7、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，除了满足题目要求的指标外，还应做适当的拓展。优点：电路设计比较简明，易于实现，有