单步连续可逆不循环一位十进制计数器

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1、丽水学院课程设计与制作报告题目单步/连续可逆不循环一位十进制计数器指导教师院系计算机与信息工程学院专业电子信息工程专业班级电信092本学号姓名2011年6月30日一．设计课题：单步/连续可逆不循环一位十进制计数器二．课程设计目的：（1）巩固所学的相关理论知识；（2）实践所掌握的电子制作技能；（3）完成一个实际的电子产品；进一步提高分析问题、解决问题的能力。三．设计要求1.单步/连续可逆不循环一位十进制计数器，由一个加/减控制开关切换加法与减法计数方式，由一个按键控制单步/连续计数方式。2.当一个人以

2、正常节奏按动按键时，计数器以单步方式计数，当按住按键时间持续超过2S时，计数器自动进入连续计数方式，松开按键停止计数；计数器自动计数的速率应以人能够分辨出显示数字为限。四．设计方案设计方案框图如图3—1所示：单步/连续控制按键单脉冲发生器连续时钟发生器单步/连续选择可逆不循环一位BCD码计数器加/减开关译码器显示图3-1设计方案框图各部分功能实现：1.单步/连续控制按键：短按时，选择单步计数方式；长按时，选择连续计数方式。2.单脉冲发生器部分：由CD4013和相应的电阻、电容构成单稳态电路，产生单次

3、脉冲。3.连续时钟发生器部分：由555和相应的电阻、电容构成多谐振荡电路，产生连续计数脉冲。4.可逆不循环一位BCD码计数器：由CD4510进行计数，与非门和或非门控制CD4510的Cin端，使加法计数到9自动停止，减法计数到0自动停止。5.译码器：由CD4511实现译码功能。6.显示：用一个七段数码管显示一位十进制。7.加/减开关：用一个单刀双掷开关控制CD4510的端，切换加减功能。五．电路原理和参数计算由上述的设计方案得到以下的电路原理图3-2和图3-5：通过得出的原理图进行详细的分析并对各参

4、数进行运算，得到相应的标称值。图3-2单步/连续脉冲产生电路电路分析：图3-2为单步/连续计数脉冲产生电路。其中CD4013和、构成单稳态触发器，=1是稳态，=0是暂稳态。若=0时，=1，高电平经向充电，端电压上升，CMOS逻辑电路的阈值电压为，当电压上升到2.5V时，D触发器状态自动转换为=1。由于D触发器的D端接地，所以每次按下按键，D触发器复位，=0，经过定时时间后，=1，输出一个负脉冲，等待下次触发。这里规定定时时间应该小于一般人连续两次按下按键的时间间隔。通过上述的分析，我们可以画出这个过

5、程的波形，图3-3是CD4013构成的单稳态电路的各点电压波形：图3-3单次脉冲产生电路的电压波形图通过观察原理图3-2和波形图3-3，得到定时时间的公式：(3-1)这里取=0.1S，=10uF，从而由式(3-1)计算出R5约为14.493KΩ,取标称值15KΩ。由555定时器构成多谐振荡电路，产生连续计数脉冲。电容C1上的电压将在和之间往复振荡，和555定时器的输出端3脚电压波形如图3-4所示：图3-4连续脉冲产生电路的电压波形图由原理图3-2和波形图3-4可以得到振荡周期的计算公式：(3-2)(

6、3-3)(3-4)振荡周期T的选择应以人能分辨出数码管显示数字为限，这里取T=0.3S，=10uF，由于555构成了多谐振荡电路，则与相等，从而由式（3-4）计算得出=14.493KΩ，取标称值15KΩ。由、、、、和构成单步/连续计数自动转换电路。未按下时，与非门的一个输入端经和接地为低电平，关闭与非门，使连续计数时钟不能通过，同时输出高电平打开与非门，使单步计数脉冲通过。如果按下时间较短，与非门不打开，按下时间足够长，电容开始充电，当上电压超过阈值电压，则打开，单稳态电路进入稳态，使打开，连续计数

7、脉冲输出。其中电容充电至上的电压到达阈值电压，所需的时间的计算公式为：(3-5)这里规定应该大于一般人连续两次按下按键的时间间隔。本电路取=2S，从而由式(3-5)计算出约为96.618KΩ，取标称值100KΩ。本实验中使用的与非门和D触发器都选择了CMOS元件，减小了输入端等效电阻对各计算时间的影响。图3-5一位可逆不循环计数器图3-5为一位可逆不循环十进制计数及显示电路。CD4510为一位十进制加/减可逆循环计数器，六个与非门与四个或非门构成了不循环控制电路。由开关来选择计数器的“加”、“减”，

8、当开关接高电平时为加，当开关接低电平时为减。为防止电压过高，开关接上拉电阻到+5V，阻值定为10K。表3-1CD4510逻辑功能表CINPER工作状态1×00停止计数0100加法计数0000减法计数××10预置数×××1复位表3-1为CD4510的逻辑功能表，通过上表可以得到加减不循环控制的原理。当~输出为“9”，接高电平时，通过与非门和或非门的控制，反馈为高电平，此时停止加法计数。同理，当~输出为“0”，接低电平时，反馈为高电平，此时停止减法计数。为防止CD4511