10进制加法计数器课程设计
西北师范大学知行学院
数字电子实践论文
课题：74ls161组成的十进制加法计数器
（置数法）
班级：14电本
学号：14040101114
姓名：于能海
指导老师：崔用明
目录
第1章前言 (1)
1.1 摘要 (1)
1.2 设计目的 (2)
1.3 设计内容及要求 (2)
第2章设计方案 (3)
....................................................................................................................... 错误！未定义书签。
2．1主要芯片功能介绍 (3)
2.2.1 四位二进制计数器74161介绍 (3)
............................................................................................................... 错误！未定义书签。
2.2 工作原理 (4)
第3章硬件设计 (4)
3.1 单元电路设计 (4)
3.2 总硬件电路图 (5)
第4章仿真与试验 (6)
4.1 仿真结果 (6)
4.2 调试中遇到的问题 (7)
第5章结论和体会 (8)
第1章前言
1.1 摘要在数字电路技术的课程中，计数器的功能是记忆脉冲的个数,它是数字系统中应用最广泛的基本时序逻辑构件。计数器在微型计算机系统中的主要作用就是为CPU和I/O设备提供实时时钟，以实现定时中断、定时检测、定时扫描、定时显示等定时控制，或者对外部事件进行计数。一般的微机系统和微机应用系统中均配置了定时器/计数器电路，它既可当作计数器作用，又可当作定时器使用，其基本的工作原理就是"减1"计数。计数器：CLK输入脉冲是一个非周期事件计数脉冲，当计算单元为零时，OUT输出一个脉冲信号，以示计数完毕。
本十进制加法计数器是基于74161芯片而设计的，
该十进制加法计数器设计理念是用于工厂流水线上产品计数，自动计数，方便简单。
关键词：74ls161计数器
Introduction
In the course of digital circuit technology, the counter memory function is the number of pulses, it is a digital system, the most widely used basic sequential logic components. The main role of the counter in the micro-computer system is to provide real-time clock for the CPU and I / O devices to achieve the timer interrupt, timing detection, scheduled scanning, the timing display timing control, or to count external events. General computer systems and computer application systems are equipped with a timer / counter circuit, it can as a counter action, but also as a timer, the basic working principle is "minus 1" count. Counter: CLK input pulse is a non-periodic event count pulses to zero when calculating unit, OUT outputs a pulse signal, to show the count is completed.
The decimal addition counter is designed based on the 74161 chip, the low potential sensor senses when to rely on external signals, sensors in an object within the sensing range, otherwise it is a high potential. Within the sensing range of the sensor when an object is moved out of date, sensor potential from high to low and then high, appears on the edge. Counter is automatically incremented and displayed on a digital control. The decimal addition counters have two seven-segment LED. It can count from 0 to 99 objects, and easy to expand.
The design concept of decimal addition counter is used to count on a factory assembly line products, automatic counting, convenient and simple.
Keywords:74ls161counter
1.2 设计目的
1、综合运用相关课程中所学到的理论知识去独立完成某一设计课题；
2、学习用集成触发器构成计数器的方法；
3、进一步熟悉常用芯片和电子器件的类型及特性，并掌握合理选用器件的原则；
5、初步了解电路设计、仿真的过程和方法；
4、锻炼分析问题解决问题的能力；
1.3 设计内容及要求
1、具有10进制计数功能；
2、设置外部操作开关；
3、计时器为10进制加法计数；
4、具有显示功能；
5、并用相关仿真软件对电路进行仿
第2章设计方案
2．1主要芯片功能介绍
2.2.1 四位二进制计数器74191介绍
图2.2.是74161芯片的逻辑电路图，其也对应了74161芯片的引脚。图2.3是74161芯片的功能表
图表2.2 74ls161逻辑电路图
同步预置：当LD=0时，在时钟脉冲上升沿的作用下，Q0 = d1 ；Q1 = d2 ；Q2 = d3 ；Q3 = d4
当使能端LD=0 ：S=0时，计数器计数。
锁存：当使能端ENP=0或ENT=0时，计数器禁止计数，为锁存状态。
好坏。
2.2 工作原理
第3章硬件设计
3.1 单元电路设计
3.1 十进制计数器电路图
总硬件电路图
图表 3.3 总硬件电路图元器件清单：
1 、74ls161 一片
2 、半导体数码管一个
3 、与非门一个
第4章仿真与试验
4.1 仿真结果
图4.1是仿真结果图。本仿真是在protues的仿真环境下进行的。从图中可以清楚的看见整个电路工作原理和工作过程，当加一键按下时实现了加一的功能。
4.1电路仿真结果
4.2 调试中遇到的问题
设计本电路的难点是怎么实现74161的十六制转化为十进制？十六进制的1001到1010的进位就等于9到10的进位，所以要实现十进制的关键是当1001变到1010时能产生一个脉冲信号，该脉冲信号传到下一级的输入端和本级的清零端。初步设计就采集Q 3Q 1的信号再相“&”，当1001变到1010时输出“1”；可是在当0111到1000时也会产生“1”，这是电路设计时存在的缺陷。为了消除上种情况采用了逻辑函数123L=Q Q Q ??代替14L=Q Q ?，于是问题顺利解决
第5章结论和体会
次实践还教会我：无论做任何事，都应该要踏踏实实，坚持不懈。通过本次实践，更加深刻的了解了74ls161计数器；掌握了数字电路设计的基本方法，设计步骤和综合能力。在设计过程中，我理解了计数器的基本原理，同时学会了基本的参数选择与设计。同时感谢老师的细心教导。
基于Quartus六十进制计数器的设计说明
EDA技术实践课程设计 2014年 7月 25日
EDA技术实践课程设计任务书 课程 EDA技术实践课程设计 题目六十进制计数器 专业学号 主要容： 利用QuartusII设计一个六十进制计数器。该电路是采用整体置数法接成的六十进制计数器。首先需要两片74160接成一百进制的计数器，然后将电路的59状态译码产生LD′=0信号，同时加到两片74160上，在下一个计数脉冲（第60个计数脉冲）到达时，将0000同时置入两片74160中，从而得到六十进制计数器。主要要求如下：（1）每隔1个周期脉冲，计数器增1； （2）当计数器递增到59时，进位端波形发生跳变，说明计数器产生进位信号，之后计数器会自动返回到00并重新计数； （3）本设计主要设备是两片74160同步十进制计数器，时钟信号通过建立波形文件得以提供。 主要参考资料： [1] 朱正伟.EDA技术及应用[M].第2版.：清华大学，2013. [2] 国洪.EDA技术与实验[M].：机械工业，2009. [3] 忠平，高金定，高见芳.基于QuartusII的FPGA/CPLD设计与实践[M].：电子工业，2010. [4] 颂华.数字电子技术基础[M].第2版.：电子科技大学，2009. [5] 阎石.数字电子技术基础[M].第5版.：高等教育，2006. [6] 康华光.电子技术基础：数字部分[M].：高等教育，2000. 完成期限 2014.7.21——2014.7.25 指导教师 专业负责人 2014年 7 月18日
目录 1 设计 (1) 2 方案选择与电路原理图的设计 (1) 2.1 单元电路一：十进制计数器电路（个位） (2) 2.2 单元电路二：十进制计数器（十位） (3) 2.3 单元电路三：置数与进位电路 (3) 3 元件选取与电路图的绘制 (4) 3.1 元件选取 (4) 3.2 电路图的绘制 (4) 4 编译设计文件 (5) 5 仿真设计文件 (6) 6 总结 (10) 参考文献 (11)
60进制计数器
电子技术基础实验 课程设计 60进制计数器 学期：2015-2016（一） 班级：电自1418 姓名：张垚 学号：2014302010933 日期：2015年12月30日
一、实验目的 （一）掌握中规模集成计数器74LS161的引脚图和逻辑功能。 （二）熟悉555集成定数器芯片的引脚图。 （三）利用74LS161和555定时器构成60进制计数器。 （四）在Multisim软件中仿真60进制计数器。 二、实验内容 （一）集成计数器74LS161逻辑功能验证。 （二）用555定时器构成多谐振荡器。 （三）用两片74LS161和555定时器构成60进制计数器。 三、集成计数器介绍 （一）集成计数器74LS161管脚介绍 74LS161是4位二进制同步加法计时器。图1为它的管脚排列图，集成芯片74LS161的CLR是异步清零端（低电平有效），LOAD是异步预置数控制端（低电平有效）。CLK是时钟脉冲输入端，RCO是进位输出端，ENP、ENT 是计数器使能端，高电平有效。A、B、C、D是数据输入端；QA、QB、QC、QD是数据输出端。 图1 74LS161管脚排列图 （二）集成计数器74LS161功能介绍 由表1可知，74LS161具有以下功能： 1．异步清零。当CLR=0时，无论其他各输入端的状态如何，计数器均被直接置“0”。 2．同步预置数。当CLR=1、LOAD=0且在CP上升沿作用时，计数器将ABCD 同时置入QA、QB、QC、QD,使QA、QB、QC、QD=ABCD。
3．保持（禁止）。CLR=LOAD=1且ENP、ENT=0时，无论有无CP脉冲作用，计数器都将保持原有的状态不变（停止计数）。 4．计数。CLR=LOAD=ENP=ENT=1时，74LS161处于计数状态。 表1 74LS161功能表 四、用555定时器构成多谐振荡器 （一）多谐振荡器的构成 由555定时器构成的多谐振荡器如图1所示，R1，R2和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端（THR脚）和低电平触发端（TRI脚）并接后接到R2和C的连接处，将放电端（DIS脚）接到R1，R2的连接处。 （二）工作原理 由于接通电源瞬间，电容C来不及充电，电容器两端电压为低电平，小于（1/3）Vcc，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出为高电平，放电管V1截止。这时，电源经R1，R2对电容C充电，使电压按指数规律上升，当上升到（2/3）Vcc时，输出为低电平，放电管V1导通，把从（1/3）Vcc 上升到（2/3）Vcc由于放电管V1导通，电容C通过电阻R2和放电管放电，电路进人第二暂稳态，其维持时间的长短与电容的放电时间有关，随着C的放电，下降，当下降到（1/3）Vcc时，输出为高电平，放电管V1截止，Vcc再次对电容C充电，电路又翻转到第一暂稳态。
十进制4位加法计数器设计
洛阳理工学院 十 进 制 4 位 加 法 计 数 器 系别：电气工程与自动化系 姓名：李奇杰学号：B10041016
十进制4位加法计数器设计 设计要求： 设计一个十进制4位加法计数器设计 设计目的： 1.掌握EDA设计流程 2.熟练VHDL语法 3.理解层次化设计的内在含义和实现 设计原理 通过数电知识了解到十进制异步加法器的逻辑电路图如下 Q3 则可以通过对JK触发器以及与门的例化连接实现十进制异步加法器的设计 设计内容 JK JK触发器的VHDL文本描述实现： --JK触发器描述 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity jk_ff is
port( j,k,clk: in std_logic; q,qn:out std_logic ); end jk_ff; architecture one of jk_ff is signal q_s: std_logic; begin process(j,k,clk) begin if clk'event and clk='0' then if j='0' and k='0' then q_s <= q_s; elsif j='0' and k='1' then q_s <= '0'; elsif j='1' and k='0' then q_s <= '1'; elsif j='1' and k='1' then q_s <= not q_s; end if; end if; end process; q <= q_s; qn <= not q_s; end one; 元件门级电路： 与门VHDL文本描述实现： --与门描述library ieee; use ieee.std_logic_1164.all;
任意进制计数器及简易秒表设计
实验四：时序逻辑电路设计——任意进制计数器及简易秒表设 计 一、实验目的 1．熟悉硬件编程语言Verilog HDL的基本语法及应用 2．熟悉FPGA/CPLD的使用 3．基本掌握现代逻辑电路设计思想方法 4．掌握计数器的工作原理，掌握任意进制计数器构成的脉冲反馈法 二、实验设备 PC机，QuartusII实验开发环境，FPGA实验开发板 三、实验要求： 1、认真阅读实验指导材料及相关数据手册，写出实验预习报告。 2、预先熟悉QuartusII 的使用。 3、根据课本第七章、第八章的内容及补充本部分补充知识，对本设计 要求完成的实验内容预先完成程序流程设计、运用Verilog HDL进 行逻辑电路设计时的模块结构及主要模块功能定义。 4、分析实验结果及实验中出现的问题，并给出合理的解释。 5、实验结束后写出实验报告，按时提交实验报告的纸版和电子版。 6、预先完成本实验涉及到的集成电路手册的预习。 7、实验结束后完成详细的实验总结报告，包括实验目的和要求，实验 原理、实验详细过程及步骤，实验问题分析及改进措施，实验结 果分析等内容。 四、实验项目 1、基础实验 设计四位同步10进制计数器 根据四位同步10 进制计数器（74LS160）的工作原理，运用硬件编程语言Verilog HDL及FPGA实验开发板设计一个同步10进制计数器，并通过译码器显示电路，在LED上显示出相应计数结果。 2、提高性实验： 设计一简易秒表
要求所设计的秒表能够完成60秒的计时功能，计时满60秒给出一个状态提示信息。 用硬件编程语言Verilog HDL及FPGA实验开发板、LED完成本实验。本版实验板的七段数码管是通过动态扫描的方式进行不同的时钟显示功能，右下图可知LEDDIG0~LEDDIG7时LED的片选信号，LEDSEGA~LEDSEGH为数码管的a,b,c,d,e,f,g,管脚。通过动态扫描方式来实现不同数码管的电亮工作。 五、实验说明 （1）计数器原理 74LS160是四位10进制加法计数器，计数满10个状态产生一个进位，进位信号由1001状态产生，具有置零和置数功能，可以运用脉冲反馈法构成任意进制计数器，其工作原理见教材P250-255。 电路结构图及管角分布如下图所示。其使用见本实验提供的74LS160 Datasheet。
六十进制计数器设计
六十进制计数器 设计报告 姓名： 学号： 班级：13电气工程1班 系别：自动化工程系 指导教师： 时间： 2015-1-10
目录 1.概述 (2) 1.1计数器设计目的 (3) 1.2计数器设计组成 (3) 2.六十进制计数器设计描述 (4) 2.1设计的思路 (6) 2.2设计的实现 (6) 3. 六十进制计数器的设计与仿真 (7) 3.1基本电路分析设计 (7) 3.2 计数器电路的仿真 (10) 4.总结 (13) 4.1遇到的问题及解决方法 (13) 4.2实验的体会与收获 (14)
◆1概述 计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来及脉冲数，还常用作数子系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能。 计数器种类很多。按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器。根据计数制的不同，分为二进制计数器、十进制计数器和任意进制计数器。根据计数器的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。还有可预制数和可变程序功能计数器等等。目前，无论是TTL还是CMOS集成电路，都有品种较齐全的中规模集成计数器。使用者只要借助于器件手册提供的功能和工作波形图以及引出端的排列，就能正确运用这些器件。 计数器在现代社会中用途中十分广泛，在工业生产、各种和记数有关电子产品。如定时器，报警器、时钟电路中都有广泛用途。在配合各种显示器件的情况下实现实时监控，扩展更多功能。 1.1计数器设计目的 1)每隔1s，计数器增1；能以数字形式显示时间。 2)熟练掌握计数器的各个部分的结构。 3)计数器间的级联。 4)不同芯片也可实现六十进制。 1.2计数器设计组成 1)用两个74ls192芯片和一个与非门实现。 2)当定时器递增到59时，定时器会自动返回到00显示，然后继续计 时。 3)本设计主要设备是两个74LS160同步十进制计数器，并且由200HZ， 5V电源供给。作高位芯片与作低芯片位之间级联。 4)两个芯片间的级联。 ◆2.六十进制计数器设计描述
24进制计数器设计报告.doc
24进制计数器设计报告 单时钟同步24进制计数器课程设计报告1.设计任务1.1设计目的1.了解计数器的组成及工作原理。 2.进一步掌握计数器的设计方法和计数器相互级联的方法。 3.进一步掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。 4.进一步掌握数字系统的制作和布线方法。 5.熟悉集成电路的引脚安排。 1.2设计指标1.以24为一个周期，且具有自动清零功能。 2.能显示当前计数状态。 1.3设计要求1.画出总体设计框图，以说明计数器由哪些相对独立的功能模块组成，标出各个模块之间互相联系，时钟信号传输路径、方向。 并以文字对原理作辅助说明。 2.设计各个功能模块的电路图，加上原理说明。 3.选择合适的元器件，利用multisim仿真软件验证、调试各个功能模块的电路，在接线验证时设计、选择合适的输入信号和输出方式，在确定电路充分正确性同时，输入信号和输出方式要便于电路的测试和故障排除。 4.在验证各个功能模块基础上，对整个电路的元器件和布线进行合理布局。 5.打印PCB板，腐蚀，钻孔，插元器件，焊接再就对整个计数器电路进行调试。
2.设计思路与总体框图.计数器由计数器、译码器、显示器三部分电路组成，再由555定时器组成的多谐振荡器来产生方波，充当计数脉冲来作为计数器的时钟信号，计数结果通过译码器显示。 图1所示为计数器的一般结构框图。 十位数码显示管译码驱动异步清零计数器计数脉冲(由555电路产生)个位位数码示像管译码驱动异步清零计数器强制清零▲图1计数器结构框图3.系统硬件电路的设计3.1555多谐荡电路555多谐振荡电路由NE555P芯片、电阻和电容组成。 由NE555P的3脚输出方波。 ▲图2555电路3.2计数器电路集成计数芯片一般都设置有清零输入端和置数输入端，而且无论是清零还是置数都有同步和异步之分。 有的集成计数器采用同步方式，即当CP触发沿到来时才能完成清零或置数任务；有的集成计数器则采用异步方式，即通过触发器的异步输入端来直接实现清零或置数，与CP信号无关。 本设计采用异步清零。 由2片十进制同步加法计数器74LS160（图2-1-1）、一片与非门74LS00（图2-1-2）和相应的电阻、开关。 由外加送来的计数脉冲（由555电路产生）送入两个计数器的CLK端，电路在计数脉冲的作用下按二进制自然序依次递增1，当个位计数到9时，输出进位信号给十位充当使能信号进位。
设计任意进制计数器
设计任意进制计数器 一、实验目的 掌握中规模集成计数器的使用方法及功能测试方法。 二、实验内容及要求 采用（74LS192）复位法或预置数法设计一个三位十进制计数器。要求各位同学设计的计数器的计数容量是自己学号的最后三位数字。 三、设计过程 74LS192是中规模同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列如图所示。74LS192（CC40192）的功能如下表所示。 1234A B C D 4 3 2 1 D C B A 161514131211109 Vcc D CR BO CO LD D D D Q Q CP CP Q Q GND 12345678 D 1 1 023 3 u2 74LS192 CR：清除端CP u：加计 数端 LD ：置数端CP D：减计 数端 CO ：非同步进位输出端 BO ：非同步借位输出端 D3、D2、D1、D0：数据输入端 Q3、Q2、Q1、Q0：输出端 74LS192引脚排列图 表74LS192（CC40192）的功能 输入端输出端功能 CR LD CP u CP D D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 1 ×××××××00 0 0 清零 0 0 ×× d c b a d c b a 置数 0 1 ↑ 1 ××××0000~1001加计数1001时CO=0 0 1 1 ↑××××1001~0000减计数0000时BO=0 用M进制集成计数器可以构成N（任意）进制的计数器。通常用反馈清零 法和反馈置数法。当计数器的计数N＞M时，则要用多片M进制计数器构成。 其计数规律为：当低位计数器没有达到计数的最大值时，如74LS192的1001时， 其高位芯片应处于保持状态，只有当低位芯片计数达到最大值时，给相邻的高位 芯片计数器发一个信号，使其脱离保持状态，进入计数状态。现以233为例为计 数容量进行设计。由于233为三位数，因此需用三块74LS192。 1、清零法： CR（R D）＝（Q1Q0）百（Q1Q0）拾（Q1）个 初态：0000 终态：233－1＝232即：0010 0011 0010 状态转换图：（略）
做一个五进制的加减法计数器
一、做一个五进制的加减法计数器，输入控制端为1时，做加法，为0时，做减法， 用J K 触发器实现。 第一步：根据要求进行逻辑抽象，得出电路的原始状态图。 取输入数据变量为X，检测的输出变量为乙该电路的功能是五进制计数器。当X=1时，计数器作加“ 1”运算，设初态为S o。状态由S o做加1运算，状态转为S i，输出为0;状态S i做加1运算，转为状态S2,输出为0;状态S2做加1运算，转为状态S3,输出为0；状态S3做加1运算，转为状态S4,输出为0；当状态S4继续做加1 运算时，状态由S4转到S0,输出为1。当X=0时，计数器作减“1”运算。状态由S0 做减1运算，此时产生借位，状态转为S4，输出为1；状态S4做减1运算，转为状态S3,输出为0；状态S3做减1运算，转为状态S2,输出为0；状态S2做减1运算，转为状态S1,输出为0;状态S1做减1运算，状态由S1转为状态 S0,输出为0。由此得出状态转换图： 第二步：状态编码。 该电路是五进制计数器，有五种不同的状态，分别用S0、S1、S2、S3、S4表示五种状态，这五种状态不能作状态化简。在状态编码时，依据2n+1 第三步：求出输出方程，状态方程和驱动方程（控制函数）。用 JK触发器构成逻辑电路，JK触发器的特性方程Q2n Q1n 00 01 Q n+1=J Q n+ K Q n。 XQ3n 00 01 11 10 1 000 0 X X X 1V X n 0000 00011110 (1) Q2n Q1n _________ (b) Q3n+1=X Q2 Q1n+ X Q3n Q2n Q1n 2n Q1n 00 01 11 10 1000 X X X 0X A X 00u0 状态转换表如下: 1 1 10 XQ3 00 01 11 10 Z=X Q n3 + X Q3 1n XQ3 西北师范大学知行学院 数字电子实践论文 课题：74ls161组成的十进制加法计数器 （置数法） 班级：14电本 学号：14040101114 姓名：于能海 指导老师：崔用明 目录 第1章前言 (1) 1.1 摘要 (1) 1.2 设计目的 (2) 1.3 设计内容及要求 (2) 第2章设计方案 (3) ....................................................................................................................... 错误！未定义书签。 2．1主要芯片功能介绍 (3) 2.2.1 四位二进制计数器74161介绍 (3) ............................................................................................................... 错误！未定义书签。 2.2 工作原理 (4) 第3章硬件设计 (4) 3.1 单元电路设计 (4) 3.2 总硬件电路图 (5) 第4章仿真与试验 (6) 4.1 仿真结果 (6) 4.2 调试中遇到的问题 (7) 第5章结论和体会 (8) 第1章前言 1.1 摘要在数字电路技术的课程中，计数器的功能是记忆脉冲的个数,它是数字系统中应用最广泛的基本时序逻辑构件。计数器在微型计算机系统中的主要作用就是为CPU和I/O设备提供实时时钟，以实现定时中断、定时检测、定时扫描、定时显示等定时控制，或者对外部事件进行计数。一般的微机系统和微机应用系统中均配置了定时器/计数器电路，它既可当作计数器作用，又可当作定时器使用，其基本的工作原理就是"减1"计数。计数器：CLK输入脉冲是一个非周期事件计数脉冲，当计算单元为零时，OUT输出一个脉冲信号，以示计数完毕。 本十进制加法计数器是基于74161芯片而设计的， 该十进制加法计数器设计理念是用于工厂流水线上产品计数，自动计数，方便简单。 关键词：74ls161计数器 Introduction In the course of digital circuit technology, the counter memory function is the number of pulses, it is a digital system, the most widely used basic sequential logic components. The main role of the counter in the micro-computer system is to provide real-time clock for the CPU and I / O devices to achieve the timer interrupt, timing detection, scheduled scanning, the timing display timing control, or to count external events. General computer systems and computer application systems are equipped with a timer / counter circuit, it can as a counter action, but also as a timer, the basic working principle is "minus 1" count. Counter: CLK input pulse is a non-periodic event count pulses to zero when calculating unit, OUT outputs a pulse signal, to show the count is completed. The decimal addition counter is designed based on the 74161 chip, the low potential sensor senses when to rely on external signals, sensors in an object within the sensing range, otherwise it is a high potential. Within the sensing range of the sensor when an object is moved out of date, sensor potential from high to low and then high, appears on the edge. Counter is automatically incremented and displayed on a digital control. The decimal addition counters have two seven-segment LED. It can count from 0 to 99 objects, and easy to expand. The design concept of decimal addition counter is used to count on a factory assembly line products, automatic counting, convenient and simple. Keywords:74ls161counter 物理与机电工程学院（2015——2016 学年第一学期） 《计算机辅助电路设计》 综合设计报告 可编程计数器 专业：电子信息科学与技术学号：2014216041 姓名：张腾 指导教师：周佐 项目十七可编程计数器 一、设计目的及任务 1.1设计目的 掌握74LS90的功能原理；利用74LS90完成简单计数器电路设计。 每隔1s，计数器增1；能以数字形式显示时间。熟练掌握计数器的各个部分的结构。计数器间的级联。不同芯片也可实现六十进制。 1.2设计任务 利用两片74Ls90构成六十进制（0~59）计数器，并用Altium Designer 进行仿真。 二、原理及过程 2.1系统原理图 2.2原理分析 认识芯片： 74LS90计数器是一种中规模二-五-十进制异步计数器，管脚图如图所示。 R01、R02是计数器置0端，同时为1有效；R91和R92为置9端，同时为1时有效；若用A输入，QA输出，为二进制计数器；如B为输入，QB-QD可输出五进制计数器；将QA与B相连，A做为输入端，QA-QD输出十进制计数器；若QD与A输入端相连，B为输入端，电路为二-五混合进制计数器。 74LS90的功能表： 2.3理论分析 当接通电源，电路开始工作时，显示器显示从0开始依次递增到59，然后重新回到0再开始依次递增到59，如此反复，直到关掉电源。 三、系统仿真 3.1仿真原理图 3.2仿真结果图 3.3仿真步骤 1.按可编程计数器的原理图在Multisim中连接电路。 2.打开开关，开始仿真. 3.4仿真结果及分析 显示器可显示:00、01、02、03、04、05、06、07、08、09、1-、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59。 实验八设计任意进制计数器 一、实验目的 掌握中规模集成计数器的使用方法及功能测试方法。 二、实验内容及要求 采用（74LS192）复位法或预置数法设计一个三位十进制计数器。要求各位同学设计的计数器的计数容量是自己学号的最后三位数字。 三、设计过程 用M进制集成计数器可以构成N（任意）进制的计数器。通常用反馈清零法和反馈置数法。当计数器的计数N＞M时，则要用多片M进制计数器构成。其计数规律为：当低位计数器没有达到计数的最大值时，如74LS192的1001时，其高位芯片应处于保持状态，只有当低位芯片计数达到最大值时，给相邻的高位芯片计数器发一个信号，使其脱离保持状态，进入计数状态。现以233为例为计数容量进行设计。由于233为三位数，因此需用三块74LS192。 1、清零法： CR（R D）＝（Q1Q0）百（Q1Q0）拾（Q1）个 初态：0000 终态：233－1＝232即：0010 0011 0010 状态转换图：（略） 2、置数法：由于74LS192是具有异步清零、置数功能的十进制计数器，因此保留哪233种状态，方法有多种。下图是其中两种置数法。犹以最后一种使用器件最少，接线最为简单。 方案一： 方案三： LD＝（Q1Q0）百（Q1Q0 ）拾（Q2Q0）个（或LD＝CO） 初态：0000（或1000－332＝668） 终态：332－1＝331即：0011 0011 0001（或999） 四、实验用仪器、仪表 数字电路实验箱、万用表、74LS192、74LS00、74LS20、74LS08等 五、实验步骤 ①清零法： 1．检查导线及器件好坏（即加上电源后，按74LS192的功能表进行检测）。 2．按上图连接电路。LD、CP D分别接逻辑开关并置为高电平，百位（74LS192（3））、拾位、个位的Q 、Q2、Q1、Q0分别接发光二极管或数码管，计数脉冲接手动或1Hz 3 时钟脉冲。检查无误后接通电源。 3．加入CP进行测试并检查结果是否正确，如有故障设法排除。 4．结果无误后记录数据后拆线并整理实验设备。 实验证明，实验数据与设计值完全一致。设计正确。 ②置数法： 1.检查导线及器件好坏（即加上电源后，按74LS192的功能表进行检测）。 分别接逻辑开关并置为高电平，百位（74LS192（3））、 2.按上图连接电路。CR、CP D 拾位、个位的Q 、Q2、Q1、Q0分别接发光二极管或数码管，计数脉冲接手动或1Hz 3 时钟脉冲。检查无误后接通电源。 练习 设计一个10进制计数器电路，把10进制计数器的计数结果送到一位数码管显示，要求计数器的计数频率为1Hz。系统时钟为25MHz，要求系统同步复位，高电平有效。完成电路设计框图，各模块仿真以及系统功能仿真和下载编程。 分频器： module fenpin25(clk,rst,clk_1hz); input clk; input rst; output clk_1hz; reg clk_1hz; reg [23:0] cnt; always@(posedge clk or posedge rst) begin if(rst==1'b1) cnt<=24'd0; else if(cnt==13107119)begin cnt<=24'd0; clk_1hz<=~clk_1hz; end else cnt<=cnt+1; end endmodule 十进制计数器： module cnt10(rst,clk,cnt); input rst,clk; output [3:0] c nt; reg [3:0] c nt; always@(posedge clk) begin if(rst==1'b0) cnt<=4'b000; else if(cnt==4'd9) cnt<=4'b000; else cnt<=cnt+1; end endmodule 十进制计数器仿真波形图： LED译码器： module qiduan(cnt,led,scan); input [3:0] c nt; output [6:0] l ed; output [3:0] s can; reg [6:0] l ed; wire [3:0] s can; assign scan=4'b0001; always@(cnt) begin case(cnt) 4'b0001:led=7'b0000110; 4'b0010:led=7'b1011011; 4'b0011:led=7'b1001111; 4'b0100:led=7'b1100110; 4'b0101:led=7'b1101101; 4'b0110:led=7'b1111100; 4'b0111:led=7'b0000111; 4'b1000:led=7'b1111111; 4'b1001:led=7'b1101111; 4'b1010:led=7'b1110111; default:led=7'b0111111; endcase end endmodule 一、实验目的 1．进一步掌握VHDL语言中元件例化语句的使用 2．通过本实验，巩固利用VHDL语言进行EDA设计的流程 二、实验原理 1．先分别设计一个六进制和十进制的计数器，并生成符号文件2．利用生成的底层元件符号，设计六十进制计数器顶层文件 三、实验步骤 （略） 四、实验结果 六进制计数器源程序cnt6.vhd： LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE. STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY CNT6 IS PORT (CLK, CLRN, ENA, LDN: IN STD_LOGIC; D: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); Q: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); COUT: OUT STD_LOGIC); END CNT6; ARCHITECTURE ONE OF CNT6 IS SIGNAL CI: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0):="0000"; BEGIN PROCESS(CLK, CLRN, ENA, LDN) BEGIN IF CLRN='0' THEN CI<="0000"; ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN IF LDN='0' THEN CI<=D; ELSIF ENA='1' THEN IF CI<5 THEN CI<=CI+1; ELSE CI<="0000"; END IF; END IF; END IF; Q<=CI; END PROCESS; COUT<= NOT(CI(0) AND CI(2)); END ONE; 实验1 十进制加减法计数器 实验地点：电子楼218 实验时间：2012年10月19日指导老师：黄秋萍、陈虞苏 实验要求：设计十进制加减法计数器，保留测试程序、设计程序、仿真结果 1.设计程序： module count(EN,CLK,DOUT,F,RST); input EN,CLK,F,RST; output [3:0]DOUT; reg [3:0]DOUT; always@(posedge CLK) begin :abc if(EN) if(!RST) if(F) begin :a DOUT=DOUT+1; if(DOUT==10) DOUT=0; end //END A else begin :b DOUT=DOUT-1; if(DOUT==15) DOUT=9; end else DOUT=0; else DOUT=DOUT; end endmodule 2.测试程序 `timescale 10ns/1ns module test_count; wire [3:0] DOUT; reg EN,F,RST,CLK; count M(EN,CLK,DOUT,F,RST); initial begin :ABC CLK=0; EN=0; RST=1; F=1; #100 EN=1; #200 RST=0; #1500 F=0; #3000 $stop; end always #50 CLK=~CLK; initial $monitor("EN=%b,F=%b,RST=%b,DOUT%D",EN,F,RST,DOUT); endmodule 3.测试结果 # EN=0,F=1,RST=1,DOUT x # EN=1,F=1,RST=1,DOUT x # EN=1,F=1,RST=1,DOUT 0 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 0 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 1 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 2 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 3 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 4 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 5 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 6 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 7 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 8 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 9 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 0 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 1 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 2 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 3 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 4 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 5 # EN=1,F=0,RST=0,DOUT 5 # EN=1,F=0,RST=0,DOUT 4 # EN=1,F=0,RST=0,DOUT 3 # EN=1,F=0,RST=0,DOUT 2 # EN=1,F=0,RST=0,DOUT 1 # EN=1,F=0,RST=0,DOUT 0 # EN=1,F=0,RST=0,DOUT 9 # EN=1,F=0,RST=0,DOUT 8 # EN=1,F=0,RST=0,DOUT 7 # EN=1,F=0,RST=0,DOUT 6 # EN=1,F=0,RST=0,DOUT 5 十进制计数器设计 一、实验目的：熟悉Quartus II的Verilog文本设计流程全过程，学习十进制计数器的设计、仿真，掌握计数器的工作原理。 二、实验原理：计数器属于时序电路的范畴，其应用十分普遍。该程序设计是要实现带有异步复位、同步计数使能和可预置型的十进制计数器。该计数器具有5个输入端口（CLK、RST、EN、LOAD、DATA）。CLK输入时钟信号；RST起异步复位作用，RST=0，复位；EN是时钟使能，EN=1，允许加载或计数；LOAD是数据加载控制，LOAD=0，向内部寄存器加载数据；DATA是4位并行加载的数据。有两个输出端口（DOUT和COUT）。DOUT 的位宽为4，输出计数值，从0到9；COUT是输出进位标志，位宽为1，每当DOUT为9时输出一个高电平脉冲。RST在任意时刻有效时，如CLK非上升沿时，计数也能即刻清0；当EN=1，且在时钟CLK的上升沿时刻LOAD=0，4位输入数据DA TA被加载，但如果此时时钟没有上升沿，尽管出现了加载信号LOAD=0,依然未出现加载情况；当EN=1,RST=1,LOAD=1时，计数正常进行，在计数数据等于9时进行输出高电平。 三、实验任务：在Quartus II上将设计好的程序进行编辑、编译、综合、适配、仿真，从时序仿真图中学习计数器工作原理，了解计数器的运行情况及时钟输入至计数器数据输出的延时情况。 四、实验步骤： （一）、建立工作库文件和编辑设计文件 任何一项设计都是一项Project（工程），而把一个工程下的所有文件放在一个文件夹内是一个非常好的习惯，以便于我们整理，利用和提取不同工程下的文件，而此文件夹将被EDA软件默认为Work Library（工作库），所以第一步先根据自己的习惯，建立个新的文件夹。 （1）新建文件夹：在盘建立并保存工程，将文件夹取名Jishuqi。 （2）输入源程序：打开Quartus II，选择菜单File→New→Design Files→VerilogHDL File→OK(如图1所示)。 图1 在空白处工作框处输入任务要求中的代码，代码如下： module CNT10 (CLK,RST,EN,LOAD,COUT,DOUT,DATA); input CLK, EN, RST,LOAD; input [3:0] DATA; output [3:0] DOUT; output COUT; 实验一十进制计数器的设计与仿真 一、实验目的 熟悉QuartusⅡ的Verilog HDL文本设计流程全过程，学习计数器的设计、仿真和硬件测试。 二、实验原理 该程序设计是带有异步复位、同步计数使能、可预置型功能全面的十进制计数器。 （1）第一个条件句if(!RST)构成的RST接于寄存器下方的异步清0端CLR。 （2）第二个条件句if(EN)构成EN接于寄存器左侧的使能端ENA。 （3）第三个条件句if(LODA)构成LODA接于上面的多路选择器，使之控制选择来自DATA的数据，还是来自另一多路选择器的数据。 （4）不完整的条件语句与语句Q1<=Q1+1构成了加1加法器和4位寄存器。 （5）语句（Q1<9）构成了小于比较器，比较器的输出信号控制左侧多路选择器。 （6）第二个过程语句构成了纯组合电路模块，即一个等式比较器，作进位输出。 三、实验设备与软件平台 实验设备：计算机、FPGA硬件平台是Cyclone系列FPGA 软件平台：Quartus II (32-Bit)、5E+系统 四、实验内容 编写Verilog程序描述一个电路，实现以下功能：设计带有异步复位、同步计数使能和可预置型的十进制计数器。 具有5个输入端口（CLK、RST、EN、LOAD、DATA）。CLK输入时钟信号；RST 起异步复位作用，RST=0，复位；EN是时钟使能,EN=1,允许加载或计数；LOAD 是数据加载控制，LOAD=0，向内部寄存器加载数据；DATA是4位并行加载的数 据。有两个输出端口（DOUT和COUT）。DOUT的位宽为4，输出计数值，从0到9；COUT是输出进位标志，位宽为1，每当DOUT为9时输出一个高电平脉冲。 五、实验步骤 设计程序： module CNT10 (CLK,RST,EN,LOAD,COUT,DOUT,DATA); input CLK; input EN; input RST; input LOAD; input [3:0] DATA; output [3:0] DOUT; output COUT; reg [3:0] Q1 ; reg COUT ; assign DOUT = Q1; always @(posedge CLK or negedge RST) begin if (!RST) Q1 <= 0; else if (EN) begin if (!LOAD) Q1 <= DATA; else if (Q1<9) Q1 <= Q1+1; else Q1 <= 4'b0000; end end always @(Q1) if (Q1==4'h9) COUT = 1'b1; else COUT = 1'b0; Endmodule 《EDA技术》课程实验报告 学生姓名：黄红玉 所在班级：电信100227 指导教师：高金定老师 记分及评价： 一、实验名称 实验6：60进制计数器设计 二、任务及要求 【基本部分】4分 1、在QuartusII平台上，采用文本输入设计方法，通过编写VHDL语言程序，完成60进制计数器的设计并进行时序仿真。 2、设计完成后生成一个元件，以供更高层次的设计调用。 3、实验箱上选择恰当的模式进行验证，目标芯片为ACEX1K系列EP1K30TC144-3。 【发挥部分】1分 在60进制基础上设计6进制计数器，完成时序仿真。 三、实验程序 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity jinzhi60 is port(clk:in std_logic; co:out std_logic; qh:buffer std_logic_vector(3 downto 0); ql:buffer std_logic_vector(3 downto 0)); end entity jinzhi60; architecture art of jinzhi60 is begin co<='1'when(qh="0101"and ql="1001")else'0'; process(clk) begin if(clk='1')then if(ql=9)then ql<="0000"; if(qh=5)then qh<="0000"; else qh<=qh+1; end if; else ql<=ql+1; end if; end if; end process; end architecture art; 四、仿真及结果分析 由以上代码编译，仿真，得到一下时序仿真波形图。 用VHDL语言实现一个六十进制计数器，该计数器有计数使能端en，清零端clr和进位输出端co。档en=1时，计数器正常计数；当clr=1时，计数器清零。最后在试验箱上仿真，数码管显示了0到59，则60进制计数器完成。 五、硬件验证 1、选择模式：模7 2、引脚锁定情况表：10进制加法计数器课程设计
六十进制计数器综合设计
《设计任意进制计数器》的实验报告
Verilog10进制计数器电路
课程设计：六十进制计数器的设计
实验十进制加减法计数器
十进制计数器设计
实验一十进制计数器的设计与仿真电子科技大学
60进制计数器设计(VHDL)