模M可逆计数器设计、仿真与实验

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1、课题三模M的十进制加/减可逆计数器设计、仿真与实验学习目标：熟悉常用MSI集成计数器的功能和应用，掌握利用集成计数器构成任意进制计数器的一般设计方法；学会利用EDA软件（Proteus）对模M的可逆计数器电路进行仿真；掌握可逆计数器电路的安装及调试方法。一、任务与要求设计具有手控和自动方式实现模M的十进制加/减可逆计数功能的电路，利用数码管显示计数器的值。掌握用“反馈清零法”和“反馈置数法”构成任意进制计数器的设计方法；用Proteus软件仿真；实验测试逻辑功能。1具体要求如下：（1）手控方式模M的十进制加/减可逆计数器。即控制

2、端E=1时，进行模M的加法计数；控制端E=0时，进行模M的减法计数。（2）自动方式模M的十进制加/减可逆计数器。即加法计数到最大值时，自动进行减法计数；减法计数到最小值时，自动进行加法计数。（3）M可为2位数或3位数，集成计数器采用74LS192。（4）写出设计步骤，画出最简的逻辑电路图。（5）对设计的电路进行仿真、修改，使仿真结果达到设计要求。（6）安装并测试电路的逻辑功能。二、课题分析及设计思路（1）手控方式模M的十进制加/减可逆计数器的设计思路以M=125为例，即125进制加/减可逆计数器。分析以上设计任务与要求，设计思路

3、如下：第一步：将三片74LS192进行级联，用“反馈清零法”设计一个125进制加法计数器，反馈清零信号取自计数器的输出端Q0~Q3；第二步：将三片74LS192进行级联，用“反馈置数法”设计一个125进制减法计数器，反馈置数信号取自计数器最高位的借位端TCD。二、课题分析及设计思路（1）手控方式模M的十进制加/减可逆计数器的设计思路第三步：将上述加、减计数器电路结合起来，即初步构成一个加/减125进制可逆计数器。余下的问题就是在加/减可逆计数条件下，如何切换计数器最低位的计数脉冲输入端CPD、CPU的信号。经过分析，它们应实现如

4、下功能：手控信号E计数方式CPUCPD1加法CP10减法1CP这一功能通过一片数据选择器即可实现。输出端Q0借位端TCD反馈清零信号形成电路预置数据端D74LS192（百位）74LS192（十位）74LS192（个位）反馈置数信号形成电路加/减计数控制电路CPDCPUCP手控信号E输出端Q1输出端Q0Q2手控可逆计数器电路的设计框图：（2）自动方式模M的十进制加/减可逆计数器的设计思路设计自动方式的一种加/减可逆计数顺序如下：01．．．．．．2123124123122．．．．．．12从上述图中可以看出，当加计数到最大值124后自

5、动进行减计数；当减计数到最小值0后自动进行加计数，如此不断循环。自动方式模M的十进制加/减可逆计数器可以在手控方式的电路基础上进行设计。但需解决的关键问题是：电路如何自动产生加/减计数控制信号E？其中的一种设计思路如下：加/减计数控制电路CPCPUCPD加/减计数控制信号加/减计数控制信号产生电路计数器减计数到0自动产生的借位脉冲信号TCD计数器加计数到124产生的脉冲信号ME加/减计数控制信号自动产生电路的原理图如下：对于电路的其它部分，也要相应作一些改动：取消输出端反馈清零信号（因为加计数到124后，下一计数状态不是0）和借

6、位端反馈置数信号（因为减计数到0后，下一计数状态不是124）。三、集成电路及元件选择“加/减计数控制电路”部分采用一片数据选择器74LS157;集成计数器采用74LS192;“显示译码电路”部分采用74LS48或CD4511;“加/减计数控制信号自动产生电路”部分采用集成D触发器74LS74和集成门电路74LS11、74LS32、74LS04等。LED数码管采用共阴极数码管。四、原理图绘制与电路仿真用proteus软件绘制出该电路的原理图，对所设计的电路进行仿真实验。在仿真实验过程中，发现问题及时修改，直至达到设计要求。五、电路

7、安装与调试（1）电路布局熟悉电路实验板的结构；安排好电源正、负引出线在实验板上的位置；做好主要元器件的布局。五、电路安装与调试（2）安装与调试方法电路安装前，要先检测所用集成电路及其它元器件的好坏。安装完成后，要用万用表检测电路接触是否可靠、电源电压大小、极性是否正确。一切正常后才能通电调试。五、电路安装与调试（2）安装与调试方法调试过程中，最好分步或分块进行。首先调试手控方式模M的十进制加/减可逆计数器电路:在该电路的调试过程中，可能会出现下面两个问题：（1）借位TCD反馈置数不正常：显示的数比预置端的数始终少1。解决办法：将

8、TCD信号通过两个反相器延时后送入计数器的置数端。（2）输出端反馈清零不正常：计数到123后下一状态为0（正常时应为124）。解决办法：将形成反馈清零信号的4输入与门更换为两个4输入与非门。五、电路安装与调试（2）安装与调试方法然后将上述手控方式的可逆计数器电路