1、三位十進制計數器電子與通信工程系光電信息工程專業一班*06.11-06.15長沙大學電子與通信工程系光電信息工程長沙學院數電課程設計說明書題目系（部） 專業（班級） 姓名學號指導教師 起止日期長沙大學電子與通信工程系光電信息工程010級光電信息工程專業課程設計任務書（課題）系（部）：電子與通信工程系專業：光電信息工程學生姓名同組者指導教師課題名稱三位十進制計數器的設計設 計 要 求 及 設 計 參 數1、設一個能計0 999的三位十進制計數器。2、要求用數碼管顯示。基本部分：設計制作一個能顯示三位的十進制計數器，熟悉計數器的基本原理，電 路的連線要求采用直線連接和總線連接兩種方式，補充完成LE

2、D顯示條對應的真值表，并完成直流電源5V的設計。發揮部分：舉例說明所設計的三位十進制計數器適用于什么場合，設計增加一位（顯示4位）的計數器.設 計 工 作 量一周：1、查找資料，根據要求的格式并結合所查資料寫出理論設計方案的全過程，實 驗操作的步驟、數據以及結論。2、學習使用MultiSim9軟件，利用MultiSim9畫出原理圖并進行仿真。3 、學習使用Protel軟件，利用Protel結合原理圖完成 PCB板設計制作。進 度 安 排起止日期工作內容備注第1天課題介紹，答疑，收集材料，設計方案論 證第2天系統設計第3天系統設計及仿真第4天系統設計及仿真第5天系統驗收，編寫設計說明書長沙大學電

3、子與通信工程系光電信息工程主要參考資料1、康華光。電子技術基礎數字部分（第五版）2-楊欣、王玉鳳、劉湘黔。電路設計與仿真基于Multisim9與protel993、標準集成電路數據手冊TTL電路指導教師 簽名年 月日系（部）主 管領導意見年月日答辯評委 老師年 月日教研室 意見年 月日長沙大學電子與通信工程系光電信息工程長沙學院課程設計鑒定表姓名陽怡飛 學號 2010041127專業 光電信息班級一設計題目三位十進制計數器指導教師龍英指導教師意見：評定等級： 教師簽名： 日期：答辯小組意見：評定等級： 答辯小組長簽名： 日期： 教研室總見：教研室主任簽名： 日期： 系（部）意見：系主任簽名：

4、日期：說明課程設計成績分“優秀”、“良好”、“及格”、“不及格”四類；長沙大學電子與通信工程系光電信息工程1 .課程設計的目的6.2 .課程設計課題6.3 .課程設計內容1.四、設計步驟：7.5 .設計要點：7.6 .設計原理： 8.1 .部分器件介紹：8.2 .+5V直流電源工作原理： .133 .三位十進制計數器工作原理：1.3七：電路仿真141 . Mjltisim 仿真圖142 .PROTEUM理 圖： 163 .PCB 板：.18八：心得體會八九：參考文獻.19長沙大學電子與通信工程系光電信息工程三位十進制計數器的設計摘要本次課程設計的課題是三位十進制計數器，就設計所選用的器材而言，

5、主要用到了3個74LS192,3個CD4511 ,3個七段數碼管，1個555芯片以及一些電阻和電容。74LS192 是雙時鐘方式的十進制可逆計數器，這使得設計本身簡單了許多。設計中采用555芯片制成一脈沖發生器，為電路提供連續脈沖。CD4511是7段數碼管譯碼器，將 74LS192的輸出信號譯碼成數碼管可識別的信號。然后Multisim仿真軟件測試和分析電路性能，并用protel軟件繪制原理圖，設計 pcb板，本次設計的計數器是三位十進制加計數器， 由上升沿觸發，通過 CO輸出與其他的芯片級聯。達到進位輸出！另外，本設計要求自 己設計一個直流+5v電源，故用到了 LM7805 ,以及變壓器和整

6、流橋堆！關鍵詞：三位十進制計數器，74LS192芯片，555芯片，脈沖發生器，加計數器，上升沿觸 發，+5v直流電源，Multisim 仿真，Protel原理圖，PCB板。一.課程設計的目的1 .激發學生的學習熱情，最大限度的發揮學生的潛能。2 .對所學過的知識進行強化加深，了解設計一般數電產品的基本程序，方法及過程。3 .掌握相關元器件的應用。4 .培養學生自主創新能力，獨立自主能力，以及和同學之間的學術交流能力！二.課程設計課題長沙大學電子與通信工程系光電信息工程三位十進制計數器三.課程設計內容1 .設計一個能計0 999的三位十進制計數器。2,要求用數碼管顯示。基本部分：設計制作一個能顯

7、示三位的十進制計數器，熟悉計數器的基本原理，電路的連線要求采用直線連接和總線連接兩種方式，補充完成LED顯示條對應的真值表，并完成直流電源5 V的設計。3 .發揮部分：舉例說明所設計的三位十進制計數器適用于什么場合，設計增加一位（顯示4位）的計數器,或者增加清O功能和校準功能。4 .內容要求：目錄、摘要、關鍵詞、設計方案、性能測試與分析、Multisim 仿真、Protel繪制原理圖、PCB版圖、心得體會（設計方案、參數計算、相關軟件的使用、電 路仿真遇到的問題及解決辦法）；參考文獻：主要參考資料、書籍、相關網站等；四、設計步驟：1、理論設計：網絡、圖書館查找資料軟件應用：學習 MultiSi

8、m 軟件的操作并完成系統原理圖的繪制并要求仿真通過；2、在MultiSim 環境下，檢測各課題的電路參數、波形；以備完成課程設計說明書；3、學習Protel軟件的操作并完成 SCHM理圖的繪制以及 PCB版圖設計（選做）；五.設計要點：1,對設計器件的了解及選取,2,連續脈沖信號源的設計3.+5v直流電源設計4,計數器原理的了解長沙大學電子與通信工程系光電信息工程六.設計原理：1 .部分器件介紹：74LS19274LS192同步可逆遞增/遞減BCD計數器6NJ838電子-技術資料-電子元件-電路圖-技術應用網站-基本知識-原理-維彳 -作用-參數-電子元器件符號-各種圖紙74LS193同步可逆

9、遞增/遞減四位二進制計數器6NJ838電子-技術資料-電子元件-電路圖-技術應用網站-基本知識-原理-維修-作用-參數-電子元器件符號-各種圖紙特點：電路可進行反饋，而很容易的被級聯。即把借位輸出端和進位輸出端分別反 饋到后級計數器的減計數輸入端和加計數輸入端上即可。6NJ838電子-技術資料-電子元件-電路圖-技術應用網站-基本知識-原理-維修-作用-參數-電子元器件符號-各種圖紙 芯片內部有級聯電路6NJ838電子-技術資料-電子元件-電路圖-技術應用網站-基本知識-原理-維修-作用-參數-電子元器件符號-各種圖紙 同步操作6NJ838電子-技術資料-電子元件-電路圖-技術應用網站-基本知

10、識-原 理-維修-作用-參數-電子元器件符號-各種圖紙 每觸發器有單獨的預置端6NJ838電子-技術資料-電子元件-電路圖-技術應用網立-基本知識-原理-維修-作用-參數-電子元器件符號-各種圖紙 完全獨立的清零輸入端 6NJ838電子-技術資料-電子元件-電路圖-技術應用網站- 基本知識-原理-維修-作用-參數-電子元器件符號-各種圖紙真值表（表（1）: 6NJ838電子-技術資料-電子元件-電路圖-技術應用網站-基本知 識-原理-維修-作用-參數-電子元器件符號-各種圖紙長沙大學電子與通信工程系光電信息工程*0QyiCAARYOLFt-n*PnCOUNTt 仆”MR (CLEARi -IJ

11、P COUNTSLTLT.MR PL CPU CPD MODE 工作模式H X X X Reset (Asyn.)清除L L X X Preset (Asyn.)預置L H H H No Change 保持MR7?而伺而P3Voc PQ而innPl 53j 4j |_5j 6_Q。 CPD CPU S(a)1J L£lQ3 時口(b)圖（2）T Count DowN 減計數6NJ838電子-技術資料-電子元件-電路圖-技術應用網站-基本知識-原理-維彳-作用-參數-電子元器件符號-各種圖紙6NJ838電子-技術資料-電子元件-電路圖-技術應用網站-基本知識-原理-維彳-作用-參數-電

12、子元器件符號-各種圖紙H=高電平L=低電平 X=不定（高或低電平）T =由“低” 一 “高”電平的躍變長沙大學電子與通信工程系光電信息工程6NJ838電子-技術資料-電子元件-電路圖-技術應用網站-基本知識-原理-維修-作用-參數-電子元器件符號-各種圖紙引腳功能表：6NJ838電子-技術資料-電子元件-電路圖-技術應用網站-基本知識-原 理-維修-作用-參數-電子元器件符號-各種圖紙CPU計數芯片時鐘脈沖輸入CPD 倒計時時鐘脈沖輸入MR 異步主復位（清除）輸入PL異步并行負載（低電平）輸入Pn并行數據輸入838電子Qn 觸發器輸出（附注 b ）TCD終端倒計時（借）輸出（注 b ）TCU終

13、端數最多輸出表（1）輸入輸出MRPLc品F3PZflPO03白2QI如IXXXXXKX0口0000XXa0b.db且011XXXX加計數Q11XXXX濾過數CD4511CD4511是一個用于驅動共陰極 LED （數碼管）顯示器的 BCD碼一七段碼譯碼器，特 點：具有BCD轉換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅動功能的CMOS電路能提供較大的拉電流。可直接驅動 LED顯示器。CD4511是一片 CMOS BCD鎖存/7段譯碼/驅動器，引腳排列如圖 2所 示。其中a b c d為BCD碼輸入，a為最低位。LT為燈測試端，加高電平時， 顯示器正常顯示，加低電平時， 顯示器一直顯示數力口 g r d c

14、bI C D 1 5 1 1Uf Bl LE D C B A V碼“8；各筆段都被點亮，以檢查顯示器是否有故 障。BI為消隱功能端，低電平時使所有筆段均消 隱，正常顯示時， B1端應加高電平。 另外 CD4511 有拒絕偽碼的特點，當輸入數據越過十進制數 9（1001）時，顯示字形也自行消隱。LE是鎖存控制10長沙大學電子與通信工程系光電信息工程端，高電平時鎖存，低電平時傳輸數據。ag是7段輸出，可驅動共陰LED數笆三 另外， CD4511顯示數“6時，a段消隱；顯示數“9時，d段消隱，所以顯示6、9這兩個數時，字形不太美觀 圖3是 CD4511和CD4518配合而成一位 計數顯示電路，若要多

15、位計數，只需將計數器級聯，每級輸出接一只CD4511和LED數碼管即可。所謂共陰LED數碼管是指7段LED的陰極是連在一起的，在應用中應接地。限流電阻要根據電源電壓來選取，電源電壓5V時可使用300 Q的限流電阻。如圖（3）,。圖（3）555概述是美國Signetics公司1972年研制的用于取代機械式定時器的中規模集成電 路，因輸入端設計有三個 5kQ的電阻而得名。此電路后來竟風靡世界。目前，流行的 產品主要有 4個：BJT兩個：555 , 556 （含有兩個 555） ; CMOS兩個：7555 , 7556 （含有兩個7555 ）。555定時器可以說是模擬電路與數字電路結合的典范。兩個比

16、較器C1和C2各有一個輸入端連接到三個電阻R組成的分壓器上，比較器的輸出接到RS觸發器上。此外還有輸出級和放電管。輸出級的驅動電流可達200mA比較器C1和C2的參考電壓分別為 UA和UB,根據C1和C2的另一個輸入端一一觸發輸 入和閾值輸入，可判斷出RS觸發器的輸出狀態。當復位端為低電平時，RS觸發器被強制復位。若無需復位操作，復位端應接高電平。555 定時器是一種模擬和數字功能相結合的中規模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為555 ,用CMOS工藝制作的稱為7555 ,除單定時器外，還有對應的雙定時器 556/7556 。555定時器的電源電壓范圍 寬，可在4.5V16V 工作，7555

17、可在318V 工作，輸出驅動電流約為 200mA,因而其 輸出可與TTL、CMOS者模擬電路電平兼容。555 定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現多諧振蕩器、單穩態觸發器及施密特觸發器等脈沖產生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。555定時器的內部電路框圖和外引腳排列圖分別如圖2.9.1 和圖2.9.2所示。它內部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯電阻，一個RS觸發器，一個放電管T及功率輸出級。它提供兩個基準電壓VCC /3和2VCC /3 555定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制RS觸發器和放電管的

18、狀態。在電源與地之間加上電壓，當 5腳懸空時，則電壓比較器 A1的反相輸入端的電壓為 2VCC /3, A2的同相輸入端的電壓為 VCC/3。若觸發輸入端 TR的電壓小于 VCC/3,則比較器A2 的輸出為1 ,可使RS觸發器置1 ,使輸出端OUT=1。如果閾值輸入端 TH的電壓大于 2VCC/3,同時TR端的電壓大于 VCC/3 ,則A1的輸出為1 , A2的輸出為0 ,可將RS 觸發器置0 ,使輸出為0電平。555的內部結構可等效成23個晶體三極管.17個電阻.兩個二極管.組成了比較器.RS觸發器.等多組單元電路.特別是由三只精度較高 5k電阻構成了一個電阻分壓器 .11長沙大學電子與通信

19、工程系光電信息工程為上.下比較器提供基準電壓.所以稱之為555.555屬于cmos工藝制造.555引腳圖介紹如下（如圖（4）1地GND, 2觸發3輸出，4復位，5控制電壓，6門限（閾值），27355 3$45ISCT7放電，8電源電壓Vcc圖（4）LM7805用lm78/lm79系列三端穩壓IC來組成穩壓電源所需的外圍元件極少，電路內部還有過流、過熱及調整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。該系列集成穩壓IC型號中的lm78或lm79后面的數字代表該三端集成穩壓電路的輸出電壓， 如lm7806表示輸出電壓為正6V, lm7909表示輸出電壓為負9V。因為三端固定集成穩壓電路的使用方

20、便，電子制作中經常采用。在實際應用中，應在三端集成穩壓電路上安裝足夠大的散熱器（當然小 功率的條件下不用）。當穩壓管溫度過高時，穩壓性能將變差，甚至損壞。當制作中需要一個能輸出1.5A以上電流的穩壓電源，通常采用幾塊三端穩壓電路并聯起來，使其最大輸出電流為N個1.5A ,但應用時需注意：并聯使用的集成穩壓電路應采用同一廠家、同一批號的產品，以保證參數的一致。另 外在輸出電流上留有一定的余量，以避免個別集成穩壓電路失效時導致其他電路 的連鎖燒毀。在lm78 * 、lm79 *系列三端穩壓器中最常應用的是 TO-220 和 TO-202兩種封裝。這兩種封裝的圖形以及引腳序號、引腳功能如附圖所示。圖

21、中的引腳號標注方法是按照引腳電位從高到底的順序標注的。這樣標注便于記憶。引腳為最高電位，腳為最低電位，腳居中。從圖中可以看出，不論正壓還是負壓，腳均為輸出端。對于lm78*正壓系列，輸入是最高電位，自然是腳，地端為最低電位，即腳，如附圖所示。對與lm79*負壓系列，輸入為最低電位，自然是腳，而地端為最高電位，即腳，如附圖所示。 2011年11月28日更正：7805引腳正確的順序：1腳接輸入，2腳接地， 3腳接輸出12長沙大學電子與通信工程系光電信息工程2.+5V直流電源工作原理：一、直流穩壓電源的工作原理直流穩壓電源是一種將 220V工頻交流電轉換成穩壓輸出的直流電壓的裝置，它需要經過變壓、整

22、流、濾波、穩壓四個環節才能完成。圖(7)圖(5)四個環節的工作原理如下：(1)電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網220V交流電壓變換成符合需要的交流 電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。(2)整流濾波電路：整流電路將交流電壓 Ui變換成脈動的直流電壓。再經濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓U1。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。(3)濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得 到比較平滑的直流電壓各濾波電容C滿足RL-C= (35) T/2,或中T為輸入交流信號周期，RL為整流濾波電路的等效負載電阻。(4)穩壓電路：

23、穩壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩定，不隨交流電網電壓和 負載的變化而變化。常用的集成穩壓器有固定式三端穩壓器與可調式三端穩壓器。常用可調式正壓集成穩壓器有 CW317(LM317)系列，它們的輸出電壓從 1.25V37伏可調， 最簡的電路外接元件只需一個固定電阻和一只電位器。其芯片內有過渡、過熱和安全工作區保護，最大輸出電流為1.5A。其典型電路如下圖，其中電阻R1與電位器R2組成輸出電壓調節器，輸出電壓Uo的表達式為：Uo= 1.25 (1 + R2/R1)式中R1一般取120 240歐姆，輸出端與調整端的壓差為穩壓器的基準電壓3.三位十進制計數器工作原理：計數是一種最簡單基本的運算，計數器就是實現這種運算的邏輯電路，計數器在數字系統中主要是對脈沖的個數進行計數，以實現測量、 計數和控制的功能，同時兼有分頻功能，計數器是由基本的計數單元和一些控制門所組成，計數單元 則由一系列具有存儲信息功能的各類觸發器構成，這些觸發器有RS觸發器、T觸發器、D觸發器及JK觸發器等。計數器在數字系統中應用廣泛，如在電子計 算機的控制器中對指令地址進行計數，以便順序取出下一條指令，在運算器中作 乘法、除法運算時記下加法、減法次數，又如在數字儀器中對脈沖的計數等等。 計數器可以用來顯示產品的工作狀態，一般來說主要是用來表示產品已經完成了13長沙大學電子與通信工程系光電信息