电子专业课程设计自动循环计数器.doc

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： 040229
班 级： 电子132
指引教师： 李余钱
时 间： .5.18-5.31

目 录
1、设计目……………………………………………………………1
2、内容及规定…………………………………………………………1
3、设计思想……………………………………………………………1
4、单元电路设计、参数计算、器件选取及简介…………………2
4.1、译码驱动显示某些…………………………………………………………2
4.2、单脉冲产生某些…………………………………………………………4
4.3、电源某些…………………………………………………………………6
4.4、控制某些及循环加减计数某些……………………………………………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、调试测试成果，浮现问题、因素及解决方 法………………………………………………………………………13
7、总结设计电路特点和方案优缺陷……………………………14
参照文献……………………………………………………………15

设计题目：自动循环计数器
1、设计目：
1.纯熟掌握计数器应用。
2.加深对加减循环计数和显示电路理解。
2、内容及规定：
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．方案总体思路
依照题目规定，系统可以划分为如下几种某些，基本思想如下：
 1、译码显示电路某些：计数器输出成果数字显示
 2、单脉冲产生某些：功能是由它产生单个脉冲，为循环计数某些提
供计数脉冲。
 3、电源某些，由它向整个系统提供+5V电源。
4、加/减控制循环电路某些：实现加/减循环计数器功能由控制某些完毕。
完毕3-9加或者减可逆计数运算。系统方框图如图1所示。
图1 3—9加/减可逆自动循环计数器系统方框图

4、单元电路设计、参数计算、器件选取及简介
4.1、译码驱动显示某些
方案一：采用74LS47 TTL BCD—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74LS48 TTL BCD—7段译码器/内部上拉输出驱动。
拟定方案：由于74LS48输出是高有效且74LS48不需要外接电阻。，故采用74LS48，因此显示数码管选用LTS547R共阴极数码管。
元器件型号选取及参数计算：
数码管LTS547R，译码/驱动器74LS48；限流电阻计算，数码管压降普通为1.8~2.2V，工作电流10~20mA，经查资料，静态显示时10 mA亮度相称可观，因此限流电阻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，显示屏各段亮，因而，＝0可用来检查74LS48和显示屏好坏。
动态灭零输入使能端。在LT＝1前提下，当＝0且输入BDCA＝000时，译码器各段输出全为低电平，显示屏各段全灭，而当输人数据为非零数码时，译码器和显示屏正常译码和显示。运用此功能可以实现对无意义位零进行消隐。
静态灭零输入使能端。只要＝0，无论输入BDCA为什么种电平，译码器4段输出全为低电平，显示屏灭灯(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。该端重要用于各种译码器级联时，实现对无意义零进行消隐。实现整数位零消隐是将高位RBO接到相邻低位RBI，实现小数位零消隐是将低位RBO接到相邻高位 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
LT
RBI
D C B A
a
b
c
d
e
f
g
0
H
H
0 0 0 0
H
1
1
1
1
1
1
0
1
H
x
0 0 0 1
H
0
1
1
0
0
0
0
2
H
x
0 0 1 0
H
1
1
0
1
1
0
1
3
H
x
0 0 1 1
H
1
1
1
1
0
0
1
4
H
x
0 1 0 0
H
0
1
1
0
0
1
1
5
H
x
0 1 0 1
H
1
0
1
1
0
1
1
6
H
x
0 1 1 0
H
0
0
1
1
1
1
1
7
H
x
0 1 1 1
H
1
1
1
0
0
0
0
8
H
x
1 0 0 0
H
1
1
1
1
1
1
1
9
H
x
1 0 0 1
H
1
1
1
0
0
1
1

x
x
x x x x
L
0
0
0
0
0
0
0

H
L
0 0 0 0
L
0
0
0
0
0
0
0

L
x
x x x x
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、单脉冲产生某些

(a) 555定期器产生单脉冲 （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定期器产生单脉冲见图。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中两个与非门构成基本RS触发器，手动开关重复波动一次，则触发器输出端将产生一种计数脉冲
拟定方案：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、电源某些
直流稳压电源重要由变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路构成。
方案一：采用稳压二极管稳压，重要长处是简朴；缺陷是稳压二极管稳压值离散性较大，限流电阻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，使用也非常以便。
拟定方案：比较方案一和方案二，考虑到数据精确性和稳定性，决定采用方案二。整个系统IC均由74系列有关芯片构成，故系统只需单一+5V电源。
三端集成稳压器：选用L7805CV；变压器：通过全波整流后7805输入电压约为U2×1.2；由于7805输入电压范畴是7V-15V，采用220V/9V(3W)小型变压器，则7805输入电压范畴是9×1.2≈11V，满足7805输入电压规定。整流桥：选取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。

电源某些电路图，见图8。
图8电源某些电路图

图9电源某些PCB图

图10电源某些PCB图3D图
4.4、控制某些及循环加减计数某些
方案一：74HC138作为数据分派器。
方案二：74LS138作为数据分派器。
拟定方案：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构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/减计数器
拟定方案：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）加减计数某些仿真电路如图13

图13 加减计数某些仿真电路

加减计数某些PCB图如图14

图14 加减计数某些PCB图

加减计数某些PCB图3D图如图15

图15 加减计数某些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）工作原理简介：
由单脉冲产生单元产生计数脉冲送至74LS191CP端，做加法时，190/端需接地，通过手动开关S1实现。加法计数当加过9时，在端将发出一种进位正脉冲，9再加1按照题目规定应当变成3；做减法时按照题目规定3减1应当变成9，在此运用开关S1将预置数据3（0011）或9（1001）选取一种数据送给191预置数据端DCBA，实现办法是，将加9后产生正脉冲反相后与减法时减到2由138译码得到负脉冲进行或运算送至191L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、调试测试成果，浮现问题、因素及解决办法
在安装调试过程中，遇到了一定问题，详细如下：
第一次仿真软件，某些小使用技巧没有掌握，经常导致译码显示屏不亮。
设计原理都清晰，一到仿真时候就会浮现问题。
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，始终从8变3。通过请教教师和去图书馆查阅资料最后明白本来是选取芯片不对，把74LS190换为74LS191后问题得到解决。
7、总结设计电路特点和方案优缺陷
本方案设计电路特点是，除了满足题目规定指标外，还应做恰当拓展。
长处：电路设计比较简要，易于实现，有些内容超过了题目规定，例如，单脉冲产生某些和电源某些。
缺陷：此电路实现与设计规定有一定差距，虽然仿真出来，但是制作为真实电路存在一定差距，后来再遇到设计问题，会从各种角度去考虑。

参照文献
[1]《中华人民共和国集成电路大全》TTL集成电路 国防工业出版社，1998
[2]《实用电子电路手册》北京：高等教诲出版社，1991
[3]《数字电子技术实验指引》河南科技学院，
[4]《电子技术基本 数字某些（第五版）》高等教诲出版社，康光华，1999