《计数器设计》课件

湖南人文科技学院课程设计报告课程名称：电子技术基础课程设计设计题目：24进制数字电子钟时计器、译码显示电路系别：专业：班级：学生姓名:学号：起止日期: 2009/06/01————2009/06/18 指导教师:教研室主任：摘要24进制数字钟是一种用数字电路技术实现时计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性。

此次设计与制作24进制电子数字钟时计数、译码、显示电路需要了解组合逻辑电路和时序逻辑电路；了解集成电路的引脚安排；了解各种时计数、译码芯片的逻辑功能及使用方法；了解数字钟的原理。

本次设计是基于24进制电子数字钟的原理，实现具有24进制清零功能的电子钟，它主要由脉冲、10进制加法器74LS160、译码器74LS48、共阴极LED数码管等四个模块构成。

脉冲本利用555设计一个多谐振荡器，但由于制板受单面板限制，故撤销了555设计的多谐振荡器，而直接由实验室提供脉冲。

各功能模块在QuartusⅡ软件中先由VHDL语言描述出，然后将其打包成可调用的元件，再利用原理图输入法将各模块按功能连接起来就得到顶层文件的原理图。

这时，再进行时序仿真、引脚锁定和嵌入逻辑分析仪之后，就编译下载至硬件中，选择正确的模式和各种设置后即可实现这次设计所要求的功能。

关键词：加法器;译码器;显示数码管目录设计要求 (1)前言 (1)1.方案论证与对比 (2)1.1方案一 (2)1.2方案二 (2)1.3两种方案的对比 (3)2、各功能模块设计 (3)2.1计数器电路 (3)2.2译码驱动电路 (5)2.3共阴极七段数码管显示器 (6)3、调试与操作说明 (8)3.1电路仿真效果图 (8)3.2P ROTEL电路印刷板原理图及印刷板制版电路图 (9)3.3实际电路系统的制作及测试 (10)3.4电路板的测试情况、参数分析与实际效果 (10)4、心得与体会 (11)5、元器件及仪器设备明细..............................6、参考文献..........................................7、致谢..............................................24进制电子数字钟时计数、译码器、显示电路设计要求时间以24秒为一个周期，具有自动清零功能。

二进制计数器设计一、需求分析计数范围：设计一个二进制计数器，要求计数范围从0到N-1（N为二进制数的位数）。

计数方式：计数器应具有加法计数和减法计数两种方式。

控制信号：计数器应接收一个控制信号，用于选择计数方式。

显示输出：计数器的当前计数值应能够通过数码管或其他显示设备输出。

二、逻辑设计触发器选择：选择D触发器作为计数器的核心元件。

D触发器具有在时钟脉冲上升沿或下降沿时存储数据的特点，适合用于二进制计数器的设计。

二进制编码：采用二进制编码表示计数值。

每个触发器存储一位二进制数，所有触发器串联起来即可表示一个完整的二进制数。

控制逻辑电路：设计控制逻辑电路，接收控制信号，根据控制信号选择计数方式。

同时，控制逻辑电路还需产生时钟脉冲信号，用于触发D触发器进行数据存储。

计数器状态：定义计数器的初始状态为0，每次计数操作后，根据计数方式和当前状态确定下一个状态。

若当前状态为0，则加法计数时下一个状态为1，减法计数时下一个状态为N-1；若当前状态为N-1，则加法计数时下一个状态为0，减法计数时下一个状态为N-2。

三、触发器选择选择D触发器作为核心元件，因为D触发器具有在时钟脉冲上升沿或下降沿时存储数据的特点，适合用于二进制计数器的设计。

根据计数的需求，可以选择同步D触发器或异步D触发器。

同步D触发器具有时钟控制的特点，而异步D 触发器则没有时钟控制。

根据实际需求选择合适的触发器类型。

四、二进制编码采用二进制编码表示计数值。

每个触发器存储一位二进制数，所有触发器串联起来即可表示一个完整的二进制数。

根据设计需求确定二进制数的位数N，然后选择合适的触发器数量和连接方式。

同时，需要设计控制电路以实现二进制数的动态编码和解码。

五、控制逻辑电路设计控制逻辑电路是实现二进制计数器的重要环节。

该电路接收控制信号，根据控制信号选择计数方式（加法计数或减法计数）。

同时，控制逻辑电路还需产生时钟脉冲信号，用于触发D触发器进行数据存储。

一．实验目的理解倒计时器工作原理，实现以中小规模集成电路设计计时器的方法，它是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。

它是由时钟脉冲产生电路、计数电路、译码驱动及显示电路、报时电路及电源电路组成。

时钟脉冲采用555定时器构成多谐振荡电路产生，通过EDA软件Multisim10绘制了电子电路仿真原理图，并进行仿真，同时用万能板焊接制作了硬件实现电路。

二．系统原理框图图1系统原理框图一．1秒脉冲发生器：秒脉冲信号发生器需要产生一定精度和幅度的矩形波信号。

实现这样矩形波的方法很多，可以由非门和石英振荡器构成，可由单稳态电路构成，可以由施密特触发器构成，也可以由555点哭构成等。

不同的电路队矩形波频率的精度要求不同，由此可以选用不同电路结构的脉冲信号发生器。

本实验中由于脉冲信号作为计数器的计时脉冲，其精度直接影响计数器的精度，因此要求脉冲信号有比较高的精度。

一般情况下，要做出一个精度比较高的频率很低的振荡器有一定的难度工程上解决这一问题的办法就是先做一个频率比较高的矩形波震荡器，然后将其输出信号通过计数器进行多级分项，就可以得到频率比较低精度比较高的脉冲信号发生器，其精度取决于振荡器的精度和分级项数。

2．30秒减法计数器： 30秒减法计数器采用74LS192设计，74LS192是十进制同步加法|减法计数器，采用8421BCD码编码，具有直接清零异步置数功能。

3.控制电路按照系统的要求，电路应该完成以下4个功能；1）当操作直接清零按键时，要求计数器清零。

2）当启动按键闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP（秒脉冲信号），同时计数器完成置数功能，显示器显示30秒字样。

当启动按键释放时，计数器开始减法计数。

3）当暂停连续开关处于暂停状态时，控制电路封锁计数脉冲，计数器停止计数，显示器显示原来的数，而且保持不变，当暂停连续开关处于连续状态时，计数器正常计数，另外，外部操作开关都应该采取消抖措施，以防止机械抖动造成电路工作不稳定。

计数器 课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解计数器的概念，掌握计数器的基本使用方法。

2. 学生能够运用计数器进行100以内的数的计数和基数认识。

3. 学生了解计数器在生活中的应用，认识到数学与日常生活的密切联系。

技能目标：1. 学生通过操作计数器，培养动手操作能力和观察能力。

2. 学生能够运用计数器进行数的分解和组合，提高问题解决能力。

3. 学生通过小组合作活动，培养团队协作能力和沟通能力。

情感态度价值观目标：1. 学生在学习过程中，培养对数学的兴趣和好奇心，激发学习热情。

2. 学生通过计数器的使用，感受数学的实用性和趣味性，增强自信心。

3. 学生在小组活动中，学会尊重他人意见，培养合作精神，形成积极向上的学习态度。

课程性质：本课程为小学一年级数学课程，以计数器为教学工具，帮助学生直观地理解数的概念。

学生特点：一年级学生好奇心强，活泼好动，注意力集中时间较短，喜欢动手操作和游戏。

教学要求：教师应以学生为主体，注重启发式教学，让学生在操作实践中掌握知识，培养技能，提高情感态度价值观。

教学过程中要关注学生的个体差异，因材施教，确保每个学生都能达到课程目标。

通过分解课程目标为具体学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。

二、教学内容本节教学内容依据课程目标，结合教材内容进行选择和组织。

主要包括以下部分：1. 计数器介绍- 认识计数器，了解其基本结构和功能。

- 学习计数器的使用方法，包括数的增加和减少。

2. 数的认识与计数- 运用计数器进行100以内的数的计数和基数认识。

- 学习数的分解和组合，巩固对数的概念的理解。

3. 实践与应用- 通过实际操作，运用计数器解决简单的数学问题。

- 结合生活实际，举例说明计数器在生活中的应用。

教学大纲安排如下：第一课时：计数器介绍与基本操作- 引入计数器，让学生观察、了解计数器的基本结构。

- 讲解和演示计数器的使用方法，学生跟随操作。

第二课时：数的认识与计数- 运用计数器进行数的计数，让学生直观感受数的增加和减少。

单片机计数器的设计可以根据具体的需求进行灵活的选择。

以下是一个简单的单片机计数器的设计：
确定计数范围：根据需求确定计数器的范围，例如0-99或0-999。

选择计数器类型：根据计数范围选择合适的计数器类型，可以是二进制计数器、十进制计数器或BCD码计数器等。

确定计数方式：确定计数的方式，可以是递增计数、递减计数或双向计数等。

确定计数信号源：确定计数信号的来源，可以是外部信号源或内部时钟信号源。

连接计数器到外设：根据需求将计数器的输出连接到外设，例如LED显示器、数码管或继电器等。

编写计数器程序：使用适当的单片机编程语言编写计数器程序，包括计数器的初始化、计数操作和显示操作等。

测试和调试：在硬件连接完成后，对计数器进行测试和调试，确保计数器功能正常。

以上是一个简单的单片机计数器的设计流程，具体的实施可以根据具体的需求和单片机型号进行调整。

计数器 课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解计数器的概念，掌握其基本组成和工作原理。

2. 学生能运用计数器进行简单的计数和运算。

3. 学生了解计数器在日常生活和数学学习中的应用。

技能目标：1. 学生能够正确操作计数器，进行基本的计数活动。

2. 学生通过实际操作，培养观察、分析、解决问题的能力。

3. 学生能够运用计数器辅助解决数学问题，提高数学思维。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对数学学习的兴趣，激发探索计数器原理的好奇心。

2. 学生通过合作交流，培养团队协作精神和沟通能力。

3. 学生了解计数器在我国科技发展中的地位，增强民族自豪感。

课程性质：本课程为数学学科的一节实践活动课，旨在通过操作计数器，让学生在实践中掌握数学知识。

学生特点：二年级学生对新鲜事物充满好奇，动手操作能力强，但注意力集中时间较短。

教学要求：结合学生特点，注重实践操作，以学生为主体，引导他们主动探索、合作交流，提高数学素养。

在教学过程中，关注学生的个体差异，确保每个学生都能达到预定的学习目标。

将目标分解为具体的学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。

二、教学内容1. 计数器的基本概念与组成- 认识计数器，了解其基本结构- 学习计数器各部分的名称及功能2. 计数器的工作原理与操作- 掌握计数器的工作原理- 学会正确操作计数器进行计数和运算3. 计数器在数学学习中的应用- 运用计数器辅助解决加法、减法问题- 探索计数器在进位、退位操作中的应用4. 实践活动与拓展- 设计简单的计数器操作游戏，增强实践能力- 探讨计数器在其他领域的应用，拓展学生视野教学内容安排和进度：第一课时：认识计数器，了解其基本结构及各部分名称和功能第二课时：学习计数器工作原理，掌握基本操作方法第三课时：运用计数器进行加法、减法运算，解决实际问题第四课时：实践活动与拓展，设计计数器操作游戏，探讨计数器在其他领域的应用教材章节：本教学内容依据教材中“计数器与简单的计数运算”章节进行组织，确保内容的科学性和系统性。

课程设计计数器一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握计数器的基本原理和使用方法。

具体包括：1.知识目标：使学生了解计数器的历史、发展和种类，理解计数器的工作原理，掌握计数器的使用方法和操作技巧。

2.技能目标：培养学生能够熟练使用计数器进行基本的数学运算，能够运用计数器解决实际问题。

3.情感态度价值观目标：培养学生对科学的热爱和好奇心，培养学生的动手能力和创新精神，使学生认识到科技对生活的重要性。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括：1.计数器的基本原理：使学生了解计数器的工作原理，理解计数器各个部分的功能和作用。

2.计数器的使用方法：教授学生如何使用计数器进行基本的数学运算，如何进行数据输入和输出。

3.计数器的操作技巧：通过实际操作，使学生掌握计数器的操作技巧，能够熟练使用计数器。

4.计数器在实际问题中的应用：通过实例讲解，使学生能够运用计数器解决实际问题。

三、教学方法本课程的教学方法包括：1.讲授法：通过讲解计数器的基本原理和使用方法，使学生掌握相关知识。

2.讨论法：通过分组讨论，使学生交流学习心得，提高学生的动手能力和团队协作能力。

3.实验法：通过实际操作，使学生掌握计数器的使用方法和操作技巧。

四、教学资源本课程的教学资源包括：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供学习参考。

2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。

3.多媒体资料：制作精美的多媒体课件，提高学生的学习兴趣。

4.实验设备：准备充足的实验设备，保证每个学生都能动手实践。

五、教学评估本课程的评估方式包括以下几个方面：1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与度、提问回答等情况，评估学生的学习态度和理解程度。

2.作业：布置适量的作业，评估学生的掌握情况，包括计数器的使用方法和实际问题解决能力。

3.考试：定期进行考试，全面评估学生对计数器知识的理解和运用能力。

评估方式要求客观、公正，能够全面反映学生的学习成果。

通过评估，及时发现学生的问题，进行针对性的辅导。