Lab 5 模4递增计数器
王阳IS1102班U201114066
1.实验目的
学会用Quartus 9.1编译Verilog语言的方法和步骤；设计简单的程序，并能运行；了解触发器，并学会利用触发器制作模4递增计数器。
2.实验内容
●在模4递增计数器中，由cp时钟信号控制输入；
●由两个D触发器组合而得到模4递增计数器；
●简单的模4计数器由cp作为开关控制输入，由Q0和Q1两个LED灯控制输出。
3.代码分析
1)首先，定义module的输入输出接口；
2)然后，建立程序，分为模4递增计数器主块和D触发器块；
3)模4递增计数器的实现分为2个块，如下：
模4递增计数器块：
module mo4(Q0,Q1,cp);
output Q0,Q1;
input cp;
d_ff f0(Q0,~Q0,cp);//调用D触发器
d_ff f1(Q1,~Q1,Q0); //调用D触发器
endmodule
D触发器块：
module d_ff (Q,D,cp);//D触发器块
output Q;
input D,cp;
reg Q;
always @(posedge cp)
Q<=D;
endmodule
4.实验步骤
1)连接DE0板：连接DE0板的电源线和数据线或直接将数据线接到电脑主机上，打
开开关。
2)创建项目：打开Quartus9.1软件，选择“File—>New Project Wizard”，在弹出的窗
口中输入项目的名称和存储位置。这里笔者将文件储存在桌面的临时文件夹中，并
取名为chufaqi\mo4，如下：
确定输入完成后，单击Next，出现下图：
可以在File name中输入文件名，再次单击Next后，接着选择实验板的型号。如图，实验时，一般选择Cyclone lll中的EP3C16F484C6型号即可。
继续单击Next，最后，单击Finish完成项目的创建。
3)建立Verilog HDL文件：在“File—>New”的窗口中选择建立Verilog HDL文件。
单击OK后，在Quartus9.1窗口的右方看到文件编辑界面，键入代码后（如下图）选择“File->Save”，将文件保存在与项目文件同样的位置即可。
4)编译源文件代码：选择“Processing->Start Compilation”或点击快捷键开始编
译，编译通过后可以查看生成的Report和运行进程。如图：
5）进行波形仿真验证：保存文件后，再次选择“File—>New”,新建仿真波形：
a、添加引脚：选择引脚，并添加到文件中：
可参考基本操作步骤如下：
b、设置仿真逻辑电平变化：设置输入时钟信号cp的周期，如10ns：
c、仿真形式的选择：在“Assignment->Setting->stimulation setting“中选择功能仿真（因为功能仿真比时序仿真更加有效和规范）：
d、得到报表：得到报表后，点击确定：
e、执行仿真：点击仿真快捷键，进行仿真，得到仿真图形，以验证代码是否正确，然后保存文件：
6）分配引脚：选择“Assignment->Assignment Editor”开始分配引脚，分配如下：
7）硬件的安装：选择“Tools->Programmer”，此时还没有在此项目中安装硬件。选择Hardware Setup安装硬件，因为DE0板是通过USB连接，故选择USB-Blaster，然后选择Close连接USB：
8）开始运行：点击Start，直到进程为100%
5.实验结果的测试和分析
在以上步骤结束后，在DE0实验板上实验：
从实验结果可以看到：
1、当Q0，Q1初态为暗，且cp=1，即变为高电平时，Q0,Q1都亮；
2、当Q0，Q1初态为亮，且cp=1，即变为高电平时，Q0变暗，Q1不变；
归纳结果，cp，Q0，Q1的电平显示如下表：
6. 实验总结
通过此次实验，我初步了解verilog 的设计和开发，DE0开发板。 基本上有以下几个易错点： 1）源代码经常出现语法错误；
2）编译后，如果没有保存，无法进行后续操作；
3）仿真时没有设置好仿真的时间长度也容易造成错误，而且，仿真前需建立报表； 4）引脚分配出错；
总之，这次我还是学到很多，比如实验的基本步骤，DE0开发板的使用过程，verilog 语言的描述和语法规则等等。
7.参考文献
1）康华光主编．电子技术基础（数字部分，第五版）．北京：高等教育出版社．2006 2）罗杰主编．Verilog HDL与数字ASIC设计基础．武汉：华中科技大学出版社．2008 8.思考拓展（同种模4计数器显示优化）
1）基本原理：对于以上的模4计数器，由cp驱动（50MHz）。通过分频得到1Hz频率的时钟信号，模4计数器以数字的形式输出，由数码管显示。
2）代码分析：
首先定义module的所有输入输出接口，本次实验将用到的7段式数码管HEX0，输入输出如下：
module lab(cp,D);
input cp;
output [6:0] D;
然后程序给计数器分配寄存器。
reg [6:0]D;
模4递增计数器的实现分做3个模块：模4模块，分频模块，综合调用模块；
模4模块
module mo4(Q0,Q1,cp);
output Q0,Q1;
input cp;
d_ff f0(Q0,~Q0,cp);//调用D触发器
d_ff f1(Q1,~Q1,Q0); //调用D触发器
endmodule
module d_ff (Q,D,cp);//D触发器块
output Q;
input D,cp;
reg Q;
always @(posedge cp)
Q<=D;
endmodule
endmodule
分频模块
module freqDiv(in_50MHz,out_1Hz);//分频模块，将输入50MHz的信号转化为
1Hz的信号
input in_50MHz;
output out_1Hz;
reg out_1Hz;
reg [31:0]cnt;
always@(posedge in_50MHz)
begin
if(cnt < 32'd2*******)
begin
cnt <= cnt + 1'B1;
end
else
begin
cnt <= 32'b0;
out_1Hz <= ~out_1Hz;
end
end
endmodule
综合调用模块，即模4计数器的实现
module lab(cp,D);
input cp;//输入的50MHz的信号
output [6:0]D;//输出的信号
reg [6:0]D;//寄存器变量设定
wire Qo,Q1;
wire cp;
freqDiv f(cp,cp);//调用分频模块，得到1Hz的信号
mo4m(Q0,Q1,cp);//调用模4计数器，得到4中情况：00,01,10,11
always @(Q0 or Q1)//根据模4计数器中不同的输出组合，得到d的值
case ({Q0,Q1})
2'b00:d=7'b1000000;
2'b01:d=7'b1111001;
2'b10:d=7'b0100100;
2'b11:d=7'b0110000;
endcase
endmodule
3) LED指示灯的控制：
输出信号有七位二进制表示，这七位表示数码管.此实验使用的LED指示灯是HEX0. 七段式LED指示灯的工作原理是：有规律的点亮7个LED中的某几个，使它们在数码管的每一个字段都被从0到6依次编号。除此之外，小数点被定义为DP。
4）实验步骤基本相同，实验结果如下：
实验结果可以看每隔一秒在数码管上回变化一个数字，从0到3，依次循环。
下面是显示“0”时的实物图片：
5）实验总结：此方法运用数码管显示，由开关控制输入信号，并由几个模块构成，实验较为复杂，对学者本人有很好的锻炼。
计数器的设计实验报告 篇一：计数器实验报告 实验4 计数器及其应用 一、实验目的 1、学习用集成触发器构成计数器的方法 2、掌握中规模集成计数器的使用及功能测试方法二、实验原理 计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来计脉冲数，还常用作数字系统的定时、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。根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。还有可预置数和可编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表和工作波形图以及引出端的排列，就能正确地运用这些器件。 1、中规模十进制计数器 CC40192是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，其引脚排列及逻辑符号如图5－9－1所示。 图5－ 9－1 CC40192引脚排列及逻辑符号 图中LD—置数端CPU—加计数端CPD —减计数端CO—非同步进位输出端BO—非同步借位输出端 D0、D1、D2、D3 —计数器输入端 Q0、Q1、Q2、Q3 —数据输出端CR—清除端 CC40192的功能如表5－9－1，说明如下：表5－9－1 当清除端CR为高电平“1”时，计数
器直接清零；CR置低电平则执行其它功能。当CR为低电平，置数端LD也为低电平时，数据直接从置数端D0、D1、D2、D3 置入计数器。 当CR为低电平，LD为高电平时，执行计数功能。执行加计数时，减计数端CPD 接高电平，计数脉冲由CPU 输入；在计数脉冲上升沿进行8421 码十进制加法计数。执行减计数时，加计数端CPU接高电平，计数脉冲由减计数端CPD 输入，表5－9－2为8421 码十进制加、减计数器的状态转换表。加法计数表5－9－ 减计数 2、计数器的级联使用 一个十进制计数器只能表示0～9十个数，为了扩大计数器范围，常用多个十进制计数器级联使用。 同步计数器往往设有进位（或借位）输出端，故可选用其进位（或借位）输出信号驱动下一级计数器。 图5－9－2是由CC40192利用进位
数字钟设计实验报告 专业:通信工程 姓名:王婧 班级:111041B 学号:111041226
数字钟的设计 目录 一、前言 (3) 二、设计目的 (3) 三、设计任务 (3) 四、设计方案 (3) 五、数字钟电路设计原理 (4) （一）设计步骤 (4) （二）数字钟的构成 (4) （三）数字钟的工作原理 (5) 六、总结 (9) １
一、前言 此次实验是第一次做EDA实验，在学习使用软硬件的过程中，自然遇到很多不懂的问题，在老师的指导和同学们的相互帮助下，我终于解决了实验过程遇到的很多难题，成功的完成了实验，实验结果和预期的结果也是一致的，在这次实验中，我学会了如何使用Quartus II软件，如何分层设计点路，如何对实验程序进行编译和仿真和对程序进行硬件测试。明白了一定要学会看开发板资料以清楚如何给程序的输入输出信号配置管脚。这次实验为我今后对 EDA的进一步学习奠定了更好的理论基础和应用基础。 通过本次实验对数电知识有了更深入的了解，将其运用到了实际中来，明白了学习电子技术基础的意义，也达到了其培养的目的。也明白了一个道理：成功就是在不断摸索中前进实现的，遇到问题我们不能灰心、烦躁，甚至放弃，而要静下心来仔细思考，分部检查，找出最终的原因进行改正，这样才会有进步，才会一步步向自己的目标靠近，才会取得自己所要追求的成功。 ２
二、设计目的 1.掌握数字钟的设计方法。 2熟悉集成电路的使用方法。 3通过实训学会数字系统的设计方法； 4通过实训学习元器件的选择及集成电路手册查询方法； 5通过实训掌握电子电路调试及故障排除方法； 6熟悉数字实验箱的使用方法。 三、设计任务 设计一个可以显示星期、时、分、秒的数字钟。 要求： 1、24小时为一个计数周期； 2、具有整点报时功能； 3、定时闹铃（未完成） 四、设计方案 一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”，“分”，“秒”计数器和定时器组成。干电路系统由秒信号发生 ３
实验五 时序逻辑电路实验 一、实验目的 1．掌握同步计数器设计方法与测试方法。 2．掌握常用中规模集成计数器的逻辑功能和使用方法。 二、实验设备 1．直流稳压电源、信号源、示波器、万用表、面包板 2．74LS190、74LS393、74LS04 3．1kΩ电阻、发光二极管 三、实验原理 1．计数器 计数器不仅可用来计数，也可用于分频、定时和数字运算。在实际工程应用中，一般很少使用小规模的触发器组成计数器，而是直接选用中规模集成计数器。 2．(1) 四位二进制（十六进制）计数器74LS161（74LS163） 74LSl61是同步置数、异步清零的4位二进制加法计数器，其功能表见表5.1。 74LSl63是同步置数、同步清零的4位二进制加法计数器。除清零为同步外，其他功能与74LSl61相同。二者的外部引脚图也相同，如图5.1所示。 表5.1 74LSl61（74LS163）的功能表 3．集成计数器的应用——实现任意M进制计数器 一般情况任意M进制计数器的结构分为3类，第一类是由触发器构成的简单计数器。第二类是由集成二进制计数器构成计数器。第三类是由移位寄存器构成的移位寄存型计数器。第一类，可利用时序逻辑电路的设计方法步骤进行设计。第二类，当计数器的模M较小时用一片集成计数器即可以实现，当M较大时，可通过多片计数器级联实现。两种实现方法：反馈置数法和反馈清零法。第三类,是由移位寄存器构成的移位寄存型计数器。 4．实验电路： 十进制计数器
六进制扭环计数器 具有方波输出的六分频电路 图5.1 74LS161（74LS163）外部引脚图 四、实验内容及步骤 1．集成计数器实验 （1）按电路原理图使用中规模集成计数器74LS163和与非门74LS00，连接成一个同步置数或同步清零十进制计数器，并将输出连接至数码管或发光二极管。然后使用单次脉冲作为触发输入，观察数码管或发光二极管的变化，记录得到电路计数过程和状态的转换规律。 （2）根据电路图，首先用D触发器74LS7474构成一个不能自启的六进制扭环形计数器，同样将输出连接至数码管或发光二极管。然后使用单次脉冲作为触发输入，观察数码管或发光二极管的变化，记录得到电路计数过程和状态的转换规律。注意观察电路是否能自启，若不能自启，则将电路置位有效状态。接下来再用D触发器74LS7474构成一个能自启的六进制扭环形计数器，重复上述操作。 2．分频实验 同步置数法 同步清零法
暨南大学本科实验报告专用纸 课程名称EDA实验成绩评定 实验项目名称计数器电路设计指导教师郭江陵 实验项目编号03 实验项目类型验证实验地点B305 学院电气信息学院系专业物联网工程 组号：A6 一、实验前准备 本实验例子使用独立扩展下载板EP1K10_30_50_100QC208(芯片为EP1K100QC208)。EDAPRO/240H实验仪主板的VCCINT跳线器右跳设定为3.3V；EDAPRO/240H实验仪主板的VCCIO跳线器组中“VCCIO3.3V”应短接，其余VCCIO均断开；独立扩展下载板“EP1K10_30_50_100QC208”的VCCINT跳线器组设定为 2.5V；独立扩展下载板“EP1K10_30_50_100QC208”的VCCIO跳线器组设定为3.3V。请参考前面第二章中关于“电源模块”的说明。 二、实验目的 1、了解各种进制计数器设计方法 2、了解同步计数器、异步计数器的设计方法 3、通过任意编码计数器体会语言编程设计电路的便利 三、实验原理 时序电路应用中计数器的使用十分普遍，如分频电路、状态机都能看到它的踪迹。计数器有加法计数器、可逆计数器、减法计数器、同步计数器等。利用MAXPLUSII已建的库74161、74390分别实现8位二进制同步计数器和8位二——十进制异步计数器。输出显示模块用VHDL实现。 四、实验内容 1、用74161构成8位二进制同步计数器（程序为T3-1）； 2、用74390构成8位二——十进制异步计数器（程序为T3-2）； 3、用VHDL语言及原理图输入方式实现如下编码7进制计数器（程序为T3-3）： 0，2，5，3，4，6，1 五、实验要求 学习使用Altera内建库所封装的器件与自设计功能相结合的方式设计电路，学习计数器电路的设计。 六、设计框图 首先要熟悉传统数字电路中同步、异步计数器的工作与设计。在MAX+PLUS II中使用内建的74XX库选择逻辑器件构成计数器电路，并且结合使用VHDL语言设计转换模块与接口模块，最后将74XX模块与自设计模块结合起来形成完整的计数器电路。并借用前面设计的数码管显示模块显示计数结果。 ◆74161构成8位二进制同步计数器（程序为T3-1）
时钟仿真实验报告 一、任务及要求 用51单片机设计时、分、秒计时器，具体要求如下。 1、具有时、分、秒计时功能和8位数码管显示功能，显示格式为：“时－分－秒”； 2、用Proteus设计仿真电路进行结果仿真； 3、4人组成设计小组完成，小组成员有明确分工，1人负责总体方案设计及报告撰写，2人负责功能模块函数设计，1人负责仿真电路设计及调试。 4、完成程序设计、仿真电路设计、结果仿真，完成报告并上传空间课程栏目中的课程设计报告子栏目中。 二、设计方案： 1、总体方案构思：通过使用定时计数器以及中断溢出，50ms中断溢出一次，溢出20次为1S。所以当定时溢出计数变量temp自加20次时计数变量miao自加1，直到加到第60次时miao(秒)清零，并且计数变量fen自加1，直到fen加到第60次时，fen(分)清零且shi(时)
自加1，直到shi加到第24次时,shi(小时)清零。最后经译码后，通过扫描显示模块程序将得到的时钟结果以动态显示的方式显示在8位一体共阳数码管上。 2、程序功能模块说明：此时钟程序包括时钟中断计时、延时函数、显示函数等模块 3、仿真电路构成：此次时钟程序的仿真电路的设计较简单，硬件部分主要有AT89C52单片机芯片一块、八位一体LED共阳数码管一块、8个普通电阻以及8个逻辑非门。其中8个普通电阻用作P0口上拉电阻。另外，由于数码管是共阳的，而实际程序中的位码是以低电平有效的，所以八个逻辑非门用来取反单片机输出的位码。 4、时钟计时程序设计思想分析：采用定时计数器T0，工作方式1，定时50ms，再对定时溢出中断次数计数，若溢出了20次则时间为1秒！ 5、函数模块程序流程图：
实验一 模4计数器 一、实验目的 采用图形输入法设计模4计数器，并进行下载验证；能基本熟练其使用方法。 二、实验设备及内容 1）PC一台； 2）QuartusII配套软件； 以模4计数器为例，完成QuartusII工程设计过程：创建工程文件、电路设计、编译综合、仿真验证、管脚配置、编程下载、硬件验证测试等等。 三、实验方法 实验方法： 采用基于FPGA进行数字逻辑电路设计的方法。 采用的软件工具是QuartusII软件仿真平台，采用的硬件平台是Altera EPF10K20TI144_4的FPGA试验箱。 实验步骤： 1、创建工程文件 1）指定工程文件名。选择File---> New Project Wizard命令，要求工程文件名和顶层实体名一致。 2)添加源文件和用户库。本实验略去。 3）选择目标器件。Family中选Flex10k ，Target device选中Specific device selected in “Avaiable device”list 确定器件型号EPF10K20TI144-4。 4）选择第三方EDA工具。本工程默认为None. 5)工程信息确认。 2、设计输入（图形法） 1）创建设计文件。选择File-→new命令，然后选中Block Diagram/Schematic File。2）元件的放置，元件命名及连接，完成后保存文件。 3、编译 选择Processing→Compiler Tool，然后单击Start进行全编译。 4、仿真功能验证 1）建立波形文件。菜单File→New，选择Vector Waveform File。 2）添加节点。菜单Edit→Insert→Insert Node or Bus 添加相应的节点，在Radix 列表中选Binary。 3）参数设置。菜单Edit→End Time仿真结束时间改为2us，菜单Edit→Grid Size ,Period设置为100ns。 4）输入信号激励。设置时钟信号周期100ns、相位偏移0ns和占空比50%，然后保存波形文件。 5）仿真a)功能仿真，菜单Processing→Generate Functional Simulation Netlist命令，产生功能仿真网表。Assignments→Settings，单击Simulator Settings，在右侧
数字电路实验报告 计数器逻辑功能及其应用 实验目的: 1. 熟悉中等规模集成电路计数器 74LS160的逻辑功能，使用方法及应用。 2. 掌握构成任意进制计数器的方法。 实验设备及器件: 1. 数字逻辑电路实验板 1片 2. 74HC160同步加法二进制计数器 2片 3. 74HC00二输入四与非门 1片 三、实验原理： 计数器是一个用以实现计数功能的时序部件， 它不仅可用来计脉冲数，还常用作数字系 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。根据计数的增减趋势，又分为加法、 减法和可逆计数器。还有可预置数和可编程序功能 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表和工作波形图以及引出端的排列， 就能正确 地运用这些器件。 集成计数器74HC160是二-五-十进制计数器，其管脚排列如图。 四、实验内容 1.构成摸10计数器 实验原理图 c T 叱Tc % s c r Qa
实验结果：数码管显示为从 0到5之间变化。 3、组成模100计数器 实验结果：个位数码管随时间显示 0、1、2、3、4、5、6、7、& 9,十位数码管显示个位 进位计数结果，按 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9变化。 五、实验心得: 本次实验，通过对计数器工作过程的探索，基本上了解了数码计数器的工作原理， 以及 74HC160 的数字特点，让我更进一步掌握了如何做好数字电子数字实验，也让我认识 到自身理论知识的不 > CL 160 实验结果：数码管显示为从 2、组成模6计数器 实验原理 图 OC LI) 0到9之间变化。
实验报告 实验七计数器原理测试及其设计 2.7.1 实验目的 1.掌握中规模集成计数器74LS160、74LS161、74LS163的逻辑功能及使用方法。 2.掌握同步清零与异步清零的区别及74LS160计数器的级联方法。 3.学习用中规模集成计数器设计任意进制计数器。 2.7.2 实验仪器设备与主要器件 实验箱一个；双踪示波器一台；稳压电源一台；函数发生器一台。 74LS160，74LS161和74LS163。 2.7.3 实验原理 计数器的功能是记录输入脉冲的个数。他所能记忆的最大脉冲个数称为该计数器的模。计数器不仅能统计输入脉冲的个数，还可以用作分频、定时、产生节拍脉冲等。根据进位方式，可分为同步和异步两类。根据进制，可分为二进制、十进制和任意进制等。根据逻辑功能，可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器等。根据电路集成度，可分为小规模集成计数器和中规模集成计数器。 2.7.4 实验内容 1.分别用74LS161和74LS163设计模13计数器，采用清零法实现，并用数码管显示实验结果。 设计思路:74LS161是十六进制计数器，所以我在它计数到13（1101）清零就行了，再利用二进制数与BCD码对应关系，即利用74LS283的逻辑功能使数码管显示实验结果。计数时电路状态转换关系： 0000→0001→0010→0011→0100→0101→0110→0111→1000→1001→1010→1011→1100→0000
设计思路：74LS163接法与74LS161基本一样，只是163的清零信号是12不是13，如图： 2.设计一个用3位数码管指示的六十进制计数器，并用三只开关控制计数器的数据保持、计数及清零功能。 设计思路：用Cr=0控制计数器清零，用EP*ET=0控制计数器数据保持，用高低电平和CP脉冲进行与运算控制计数器计数功能。U1的清零信号是在计数到6时，U1清零的同时U3开始计数，这样就能实现用3位数码管指示的六十进制计数器。如图：
数字时钟设计实验报告
电子课程设计题目：数字时钟
数字时钟设计实验报告一、设计要求： 设计一个24小时制的数字时钟。 要求：计时、显示精度到秒；有校时功能。采用中小规模集成电路设计。 发挥：增加闹钟功能。 二、设计方案： 由秒时钟信号发生器、计时电路和校时电路构成电路。 秒时钟信号发生器可由振荡器和分频器构成。 计时电路中采用两个60进制计数器分别完成秒计时和分计时；24进制计数器完成时计时；采用译码器将计数器的输出译码后送七段数码管显示。 校时电路采用开关控制时、分、秒计数器的时钟信号为校时脉冲以完成校时。 三、电路框图：
图一 数字时钟电路框图 四、电路原理图： （一）秒脉冲信号发生器 秒脉冲信号发生器是数字电子钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量。由振荡器与分频器组合产生秒脉冲信号。 ? 振荡器: 通常用555定时器与RC 构成的多谐振荡器，经过调整输出1000Hz 脉冲。 ? 分频器: 分频器功能主要有两个，一是产生标准秒脉冲信号，一是提供功能 扩展电路所需要的信号，选用三片74LS290进行级联，因为每片为1/10分频器，三片级联好获得1Hz 标准秒脉冲。其电路图如下： 图二 秒脉冲信号发生器 译译译时计 分计秒计 校 时 电 路 秒信号发生器
（二）秒、分、时计时器电路设计 秒、分计数器为60进制计数器，小时计数器为24进制计数器。 ?60进制——秒计数器 秒的个位部分为逢十进一，十位部分为逢六进一，从而共同完成60进制计数器。当计数到59时清零并重新开始计数。秒的个位部分的设计：利用十进制计数器CD40110设计10进制计数器显示秒的个位。个位计数器由0增加到9时产生进位，连在十位部计数器脉冲输入端CP，从而实现10进制计数和进位功能。利用74LS161和74LS11设计6进制计数器显示秒的十位，当十位计数器由0增加到5时利用74LS11与门产生一个高电平接到个位、十位的CD40110的清零端，同时产生一个脉冲给分的个位。其电路图如下： 图三60进制--秒计数电路 ?60进制——分计数电路 分的个位部分为逢十进一，十位部分为逢六进一，从而共同完成60进制计数器。当计数到59时清零并重新开始计数。秒的个位部分的设计：来自秒计数电路的进位脉冲使分的个位加1，利用十进制计数器CD40110设计10进制计数器显示秒的个位。个位计数器由0增加到9时产生进位，连在十位部计数器脉冲输入端CP，从而实现10进制计数和进位功能。利用74LS161和74LS11设计6进制计数器显示秒的十位，当十位计数器由0增加到5时利用74LS11与门产生一个高电平接到个位、十位的CD40110的清零端，同时产生一个脉冲给时的个位。其电路图如下：
XX 大学实验报告 课程名称： 实验项目名称：8254定时/计数器应用实验学院：信息工程学院 专业：通信工程 指导教师： 报告人：学号：班级： 实验时间： 实验报告提交时间：
教务处制
单元的内容外，还可以读出状态寄存器的内容。 （6）计数脉冲可以是有规律的时钟信号，也可以是随机信号。计数初值公式为： n=fCLKi÷fOUTi、其中fCLKi 是输入时钟脉冲的频率，fOUTi 是输出波形的频率。 图（1）是8254 的内部结构框图和引脚图，它是由与CPU 的接口、内部控制电路和三个计数器组成。8254 的工作方式如下述：（1）方式0：计数到0 结束输出正跃变信号方式。 （2）方式1：硬件可重触发单稳方式。 （3）方式2：频率发生器方式。 （4）方式3：方波发生器。 （5）方式4：软件触发选通方式。 （6）方式5：硬件触发选通方式。 图（1）8254的内部借口和引脚8254 的控制字有两个：一个用来设置计数器的工作方式，称为方式控制字；另一个用来设置读回命令，称为读回控制字。这两个控制字共用一个地址，由标识位来区分。控制字格式如表
1所示。 表1 8254的方式控制字 表2 8254 读出控制字格式 表3 8254 状态字格式 8254 实验单元电路图如下图所示：
五、实验步骤及相应操作结果 1. 计数应用实验 编写程序，将8254 的计数器0 设置为方式3，计数值为十进制数4，用单次脉冲KK1＋ 作为CLK0 时钟，OUT0 连接MIR7，每当KK1＋按动5 次后产生中断请求，在屏幕上显示字符“M”。 实验步骤： （1）实验接线如图2所示。 （2）编写实验程序，经编译、链接无误后装入系统。 （3）运行程序，按动KK1＋产生单次脉冲，观察实验现象。（4）改变计数值，验证8254 的计数功能。
实验4 计数器及其应用 一、实验目的 1、学习用集成触发器构成计数器的方法 2、掌握中规模集成计数器的使用及功能测试方法 二、实验原理 计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来计脉冲数，还常用作数字系统的定时、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。根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。还有可预置数和可编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表和工作波形图以及引出端的排列，就能正确地运用这些器件。 1、中规模十进制计数器 CC40192是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，其引脚排列及逻辑符号如图5－9－1所示。 图5－9－1 CC40192引脚排列及逻辑符号 图中LD—置数端 CP U—加计数端 CP D—减计数端 CO—非同步进位输出端BO—非同步借位输出端 D0、D1、D2、D3—计数器输入端 Q0、Q1、Q2、Q3—数据输出端 CR—清除端
CC40192的功能如表5－9－1，说明如下： 表5－9－1 输 入 输 出 CR LD CP U CP D D 3 D 2 D 1 D 0 Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 1 × × × × × × × 0 0 0 0 0 0 × × d c b a d c b a 0 1 ↑ 1 × × × × 加 计 数 0 1 1 ↑ × × × × 减 计 数 当清除端CR 为高电平“1”时，计数器直接清零；CR 置低电平则执行其它功能。 当CR 为低电平，置数端LD 也为低电平时，数据直接从置数端D 0、D 1、D 2、D 3 置入计数器。 当CR 为低电平，LD 为高电平时，执行计数功能。执行加计数时，减计数端CP D 接高电平，计数脉冲由CP U 输入；在计数脉冲上升沿进行 8421 码十进制加法计数。执行减计数时，加计数端CP U 接高电平，计数脉冲由减计数端CP D 输入，表5－9－2为8421码十进制加、减计数器的状态转换表。 表5－9－2 加法计数 输入脉冲数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 输出 Q 3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 Q 2 1 1 1 1 Q 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 Q 0 1 0 1 1 1 1 减计数 2、计数器的级联使用 一个十进制计数器只能表示0～9十个数，为了扩大计数器范围，常用多个十进制计数器级联使用。 同步计数器往往设有进位（或借位）输出端，故可选用其进位（或借位）输出信号驱动下一级计数器。 图5－9－2是由CC40192利用进位输出CO 控制高一位的CP U 端构成的加数级联图。
实验四：计数器的设计 实验室：信息楼247 实验台号： 4 日期： 专业班级：机械1205 姓名：陈朝浪学号： 20122947 一、实验目的 1. 通过实验了解二进制加法计数器的工作原理。 2. 掌握任意进制计数器的设计方法。 二、实验内容 （一）用D触发器设计4位异步二进制加法计数器 由D触发器组成计数器。触发器具有0和1两种状态，因此用一个触发器 就可以表示1位二进制数。如果把n个触发器串起来，就可以表示N位二进制 数。（用两个74LS74设计实现） （二）利用74LS161设计实现任意进制的计数器 设计要求：学生以实验台号的个位数作为所设计的任意进制计数器。 先熟悉用1位74LS161设计十进制计数器的方法。 ①利用置位端实现十进制计数器。 ②利用复位端实现十进制计数器。 提示：设计任意计数器可利用芯片74LS161和与非门设计，74LS00为2输 入与非门，74LS30为8输入与非门。 74LS161为4位二进制加法计数器，其引脚图及功能表如下。
三、实验原理图 1.由4个D触发器改成的4位异步二进制加法计数器 2.由74LS161构成的十进制计数器
四、实验结果及数据处理 1.4位异步二进制加法计数器实验数据记录表 2. 画出你所设计的任意进制计数器的线路图，并说明设计思路。
设计思路：四进制为四个输出Q3Q2Q1Q0=0000,0001,0010,0011循环，第一个无效状态为0100 1，置位法设计四进制计数器：当检测到输入为0011时，先输出显示3，然后再将D 置于低电位，计数器输出Q3Q2Q1Q0复位。 2，复位法设计四进制计数器：当检测到第一个无效状态0100时，通过与非门的反馈计数器的Cr首先置于低电平使计数器复位为0000。 五、思考题 1. 由D触发器和JK触发器组成的计数器的区别? 答：D触发器是cp上升沿触发，JK触发器是下降沿触发。 2. 74LS161是同步还是异步，加法还是减法计数器? 答：同步。加法计数器。 3. 设计十进制计数器时将如何去掉后6个计数状态的? 答：加一个与非门形成负反馈。当计数到第一个无效状态Q3Q2Q1Q0==1010时，Q3和Q1全为1，Q1，Q3接与非门，输出作为复位信号，使所有触发器复位，从而去掉了后6个状态。
24进制计数器逻辑功能及其应用 一、实验目的： 1. 熟悉中等规模集成电路计数器74LS160的逻辑功能，使用方法及应用。 2. 掌握构成计数器的方法。 二、实验设备及器件： 1. 数字逻辑电路实验板1片 2. 74HC90同步加法二进制计数器2片 3. 74HC00二输入四与非门1片 4. 74HC04 非门1片 三、实验原理： 计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来计脉冲数，还常用作数字系统的定时、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。根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。还有可预置数和可编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表和工作波形图以及引出端的排列，就能正确地运用这些器件。 集成计数器74HC90是二-五-十进制计数器，其管脚排列如图。
四、实验内容
实验电路图： 用74HC00与非门和74HC04的非门串联，构成与门。74HC00的引脚图和真值表如图：
74HC04的引脚图与真值表如图： 按实验电路图，参照各个芯片的引脚图和真值表，连接电路。其中Q0到Q3分别连到数码管的对应的D0到D3，CP0端接到时钟脉冲，然后检查电路无误后，加电源，观察现象。实验结果：个位数码管随时间显示0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，十位数码管显示个位进位计数结果，按0、1、2变化，当数字增加到23后，数码管自动清零，又从零开始变化。 五、实验心得： 本次实验，通过对计数器工作过程的探索，基本上了解了数码计数器的工作原理，以及74HC160的数字特点，让我更进一步掌握了如何做好数字电子数字实验，也让我认识到自身理论知识的不足和实践能力的差距，以及对理论结合实践的科学方法有了更深刻理解。
电子课程设计题目：数字时钟
数字时钟设计实验报告 一、设计要求： 设计一个24小时制的数字时钟。 要求：计时、显示精度到秒；有校时功能。采用中小规模集成电路设计。 发挥：增加闹钟功能。 二、设计方案： 由秒时钟信号发生器、计时电路和校时电路构成电路。 秒时钟信号发生器可由振荡器和分频器构成。 计时电路中采用两个60进制计数器分别完成秒计时和分计时；24进制计数器完成时计时；采用译码器将计数器的输出译码后送七段数码管显示。 校时电路采用开关控制时、分、秒计数器的时钟信号为校时脉冲以完成校时。 三、电路框图： 图一数字时钟电路框图 四、电路原理图： （一）秒脉冲信号发生器 秒脉冲信号发生器是数字电子钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质
量。由振荡器与分频器组合产生秒脉冲信号。 振荡器: 通常用555定时器与RC构成的多谐振荡器，经过调整输出1000Hz 脉冲。 分频器: 分频器功能主要有两个，一是产生标准秒脉冲信号，一是提供功能 扩展电路所需要的信号，选用三片74LS290进行级联，因为每片为1/10分频器，三片级联好获得1Hz标准秒脉冲。其电路图如下： 图二秒脉冲信号发生器 （二）秒、分、时计时器电路设计 秒、分计数器为60进制计数器，小时计数器为24进制计数器。 60进制——秒计数器 秒的个位部分为逢十进一，十位部分为逢六进一，从而共同完成60进制计数器。当计数到59时清零并重新开始计数。秒的个位部分的设计：利用十进制计数器CD40110设计10进制计数器显示秒的个位。个位计数器由0增加到9时产生进位，连在十位部计数器脉冲输入端CP，从而实现10进制计数和进位功能。利用74LS161和74LS11设计6进制计数器显示秒的十位，当十位计数器由0增加到5时利用74LS11与门产生一个高电平接到个位、十位的CD40110的清零端，同时产生一个脉冲给分的个位。其电路图如下： 图三 60进制--秒计数电路 60进制——分计数电路 分的个位部分为逢十进一，十位部分为逢六进一，从而共同完成60进制计数器。当计数到59时清零并重新开始计数。秒的个位部分的设计：来自秒计数电路的进位脉冲使分的个位加1，利用十进制计数器CD40110设计10进制计数器显示秒的个位。个位计数器由0增加到9时产生进位，连在十位部计数器脉冲输入端CP，从而实现10进制计数和进位功能。利用74LS161和74LS11设计6进制计数器显示秒的十位，当十位计数器由0
2020 同步计数器的设计实验报告文档 Contract Template
同步计数器的设计实验报告文档 前言语料：温馨提醒，报告一般是指适用于下级向上级机关汇报工作，反映情况，答复上级机关的询问。按性质的不同，报告可划分为：综合报告和专题报告；按行文的直接目的不同，可将报告划分为：呈报性报告和呈转性报告。体会指的是接触一件事、一篇文章、或者其他什么东西之后，对你接触的事物产生的一些内心的想法和自己的理解 本文内容如下：【下载该文档后使用Word打开】 同步计数器的设计实验报告 篇一：实验六同步计数器的设计实验报告 实验六同步计数器的设计 学号： 姓名： 一、实验目的和要求 1．熟悉JK触发器的逻辑功能。 2．掌握用JK触发器设计同步计数器。 二、实验仪器及器件 三、实验预习 1、复习时序逻辑电路设计方法。 ⑴逻辑抽象，得出电路的状态转换图或状态转换表 ①分析给定的逻辑问题，确定输入变量、输出变量以及电路的状态数。通常都是取原因（或条件）作为输入逻辑变量，取结
果作输出逻辑变量。 ②定义输入、输出逻辑状态和每个电路状态的含意，并将电路状态顺序编号。 ③按照题意列出电路的状态转换表或画出电路的状态转换图。通过以上步骤将给定的逻辑问题抽象成时序逻辑函数。 ⑵状态化简 ①等价状态：在相同的输入下有相同的输出，并且转换到同一次态的两个状态。 ②合并等价状态，使电路的状态数最少。 ⑶状态分配 ①确定触发器的数目n。因为n个触发器共有2n种状态组合，所以为获得时序电路所需的M个状态，必须取2n1＜M2n ②给每个电路状态规定对应的触发器状态组合。 ⑷选定触发器类型，求出电路的状态方程、驱动方程和输出方程 ①根据器件的供应情况与系统中触发器种类尽量少的原则谨慎选择使用的触发器类型。 ②根据状态转换图（或状态转换表）和选定的状态编码、触发器的类型，即可写出电路的状态方程、驱动方程和输出方程。 ⑸根据得到的方程式画出逻辑图 ⑹检查设计的电路能否自启动 ①电路开始工作时通过预置数将电路设置成有效状态的一种。 ②通过修改逻辑设计加以解决。
计数器实际上是对时钟脉冲进行计数，每来一个脉冲，计数器状态改变一次。 8421 BCD 码十进制加计数器在每个时钟脉冲作用下，触发器输出编码值加 1, 编码顺序与8421 BCD 码一样，每个时钟脉冲完成一个计数周期。由于电路的状 态数、状态转换关系及状态编码都是明确的，因此设计过程较简单。 4. 实验过程 1） 列出状态表 十进制计数器共有十个状态，需要4个D 触发器构成，其状态表1-1所示。 表1-18421 BCD 码同步十进制加计数器的状态表 计数脉冲 CP 的顺序 状态 状态（激励信号） Q3 Q2 Q1 Q0 Q3 (D3) Q2 (D2) Q1 (D1) Q3 (0D0) 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 2 0 0 1 0 0 0 1 1 3 0 0 1 1 0 1 0 0 4 0 1 0 0 0 1 0 1 5 0 1 0 1 0 1 1 0 6 0 1 1 0 0 1 1 1 7 1 1 1 1 1. 实验内容 用D 触发器设计一个同步十进制计数器 2. 实验器材 3. 实验原理
10 0 1 (2)确定激励方程组 按表1-1可画出触发器激励信号的卡诺图，如图 4个触发器组合16个状态(0000 - 1111)，其中有6个转台(1010 - 1111 )在 8421 BCD 码十进制计数器中是无效状态， 表示。于是，得到激励方程组： 1-1所示。 在图 1-1所示的卡诺图中以无关项X Q Q ； Q. y Q" r Q, Q, Q ； Qs Q. < y Q ：
图1-1 (3)画出逻辑图，并且检查自启动能力 检查激励方程组可画出逻辑图，如图1-2所示。 为之地电平有效，如果系统没有复位信号，电路的 平计数器能够正常工作。 卡诺图 图中，各触发器的直接置0端 RESET 输入端应保持为高电
广东海洋大学学生实验报告书（学生用表） 实验名称 课程名称 课程号 学院(系) 专业 班级 学生姓名 学号 实验地点 实验日期 实验4 计数器及其应用 一、实验目的 1、熟悉中规模集成计数器的逻辑功能及使用方法 2、掌握用74LS161构成计数器的方法 3、熟悉中规模集成计数器应用 二、实验原理 计数器是典型的时序逻辑电路，它是用来累计和记忆输入脉冲的个数．计数是数字系统中很重要的基本操作，集成计数器是最广泛应用的逻辑部件之一。计数器种类较多，按构成计数器中的多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，可分为二进制计数器、十进制计数器和任意进制计数器；根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。还有可预置数和可编程序功能计数器等。本实验主要研究中规模十进制计数器74LS161的功能及应用。 1、中规模集成计数器 74LS161 是四位二进制可预置同步计数器，由于它采用4 个主从JK 触发器作为记忆单元，故又称为四位二进制同步计数器，其集成芯片管脚如图1所示： 管脚符号说明：电源正端Vcc ，接+5V ；异步置零（复位）端Rd ；时钟脉冲CP ；预置数控制端 A 、B 、C 、D ；数据输出端 QA 、QB 、QC 、QD ；进位输出端 RCO ：使能端EP ，ET ；预置端 LD ； 图1 74LS161 管脚图 GDOU-B-11-112
该计数器由于内部采用了快速进位电路，所以具有较高的计数速度。各触发器翻转是靠时钟脉冲信号的正跳变上升沿来完成的。时钟脉冲每正跳变一次，计数器内各触发器就同时翻转一次，74LS161的功能表如表1所示： 表1 74LS161 逻辑功能表 2、实现任意进制计数器 由于74LS161的计数容量为16，即计16个脉冲，发生一次进位，所以可以用它构成16进制以内的各进制计数器，实现的方法有两种：置零法（复位法）和置数法（置位法）。 (1) 用复位法获得任意进制计数器假定已有N进制计数器，而需要得到一个M进制计数器时，只要M＜N，用复位法使计数器计数到M时置“0”，即获得M进制计数器。 (2) 利用预置功能获M进制计数器置位法与置零法不同，它是通过给计数器重复置入某个数值的的跳越N-M个状态，从而获得M进制计数器的，如图所法。置数操作可以在电路的任何一个状态下进行。这种方法适用于有预置功能的计数器电路。图2是上述二种方法的原理示意图。 图2(a) 图2(b) 三、实验内容与步骤 1、测试74LS161的逻辑功能。 2、在熟悉74LS161逻辑功能的基础上，利用74LS161设计9进制计数器。 附图74ls00和74ls20
电力学院 FPGA应用开发实验报告 实验名称：触发器与计数器 专业：电子科学与技术 姓名： 班级： 学号：
1.触发器功能的模拟实现 实验目的： 1．掌握触发器功能的测试方法。 2．掌握基本RS触发器的组成及工作原理。 3．掌握集成JK触发器和D触发器的逻辑功能及触发方式。 4．掌握几种主要触发器之间相互转换的方法。 5．通过实验，体会EPLD芯片的高集成度和多I/O口。 实验说明： 将基本RS触发器，同步RS触发器，集成J-K触发器，D触发器同时集一个FPGA芯片中模拟其功能，并研究其相互转化的方法。 实验的具体实现要连线测试，实验原理如图所示：
2.计数器 在VHDL中，可以用Q<=Q+1简单地实现一个计数器，也可以用LPM来实现。下面分别对这两种方法进行介绍。 方法一： 第1步：新建一个Quartus项目。 第2步：建立一个VHDL文件，实现一个8位计数器。计数器从“00000000”开始计到“11111111”，计数器的模是256。计数器模块还需要包含一个时钟clock、一个使能信号en、一个异步清0信号aclr和一个同步数据加载信号sload。模块符号如下图所示： 第3步：VHDL代码如下： 第4步：将VHDL文件另存为counter_8bit.vhd，并将其设定为项目的最顶层文件，再进行语法检查。
第5步：语法检查通过以后，用KEY[0]表示clock，SW[7..0]表示data，SW[8~10]分别表示en、sload和aclr；LEDR[7..0]表示q。 第6步：引脚分配完成后，编译并下载。 第7步：修改上述代码，把计数器的模更改为100，应如何操作。 模为100的计数器，VHDL代码如下： 方法二：使用LPM实现8位计数器。 LPM是指参数化功能模块，用LPM可以非常方便快捷地实现一个计数器。 第1步：选择Tools->MegaWizard Plug-In Manager命令，打开如下图所示的对话框。
实验报告 实验九可逆计数器的功能测试及应用电路 2.9.1 实验目的 1.掌握可逆计数器74LS190、74LS191、74LS192、74LS193的逻辑功能及使用方法。 2.熟悉可逆计数器实现任意进制的数码倒计时电路的工作原理。 2.9.2 实验仪器与器件 实验箱一个；双踪示波器一台；稳压电源一台；函数发生器一台。74LS190、74LS192、74LS247或74HC48、74LS00和74LS04. 2.9.3 实验原理 1. 4位十进制同步加减法计数器 对于74LS190，D、C、B、A为并行数据输入端；Q D Q C Q B Q A为并行数据输出端；U/D为加减控制信号输入端，当加减控制信号U/D=0时做加法计数；而当加减控制信号U/D=1时做减法计数；CLK为单时钟脉冲输入端；MAX/MIN为最大/最小输出端，也称为进位/错位信号输出端；L D为预置数控制端，低电平有效；CTEN为使能端，进行状态控制，低电平有效；RCO为脉冲时钟。 2. 4位二进制同步加减法计数器 对于74LS192，D、C、B、A为并行数据输入端；Q3Q2Q1Q0为并行数据输出端；CP U为加法计数脉冲输入端；CP D为减法计数脉冲输入端；CLR为异步置零端，高电平有效；TC D为借位信号输出端；TC U为进位信号输出端；L D为异步预置数控制端，低电平有效。 2.9.4 实验内容 1.测试74LS190和74LS191的逻辑功能，并用数码管显示，验证是否与表2-9-4一致。分别画出各单元的电路图，写出各自的状态转换图。
加法计数：0000—0001—0010—0011—0100—0101—0110—0111—1000—1001—0000 减法计数：1001—1000—0111—0110—0101—0100—0011—0010—0001—0000 加法计数：0000—0001—0010—0011—0100—0101—0110—0111—1000—1001—1010—1011—1100—1101—1110—1111—0000 减法计数：1111—1110—1101—1100—1011—1010—1001—1000—0111—0110—0101—0100—0011—0010—0001—0000 2.测试74LS192和74LS193的逻辑功能，并用数码管显示，验证是否与表2-9-3一致。画出电路图。 进行加法计数：