实验四 十进制加法计数器设计

单片机十进制加法计算器设计设计概述：1.输入部分设计为了实现数字输入功能，可以采用4x4矩阵键盘作为输入设备。

通过扫描键盘矩阵，可以检测用户按下的按键，并将相应的按键字符存储在单片机内部的缓冲区中。

键盘扫描需要使用外部中断或定时器中断，在按键被按下时触发中断程序进行扫描和存储。

2.计算部分设计为了进行数字加法运算，需要在单片机中定义变量来存储输入的数字，并使用适当的算法进行加法运算。

加法运算可以通过逐位相加的方式实现，先对个位数进行加法运算，再对十位数进行加法运算，以此类推，直到最高位数。

3.显示部分设计为了显示运算结果，可以使用数码管来显示数字。

数码管的选型可以选择共阳极或共阴极的数码管，具体选择要根据实际的需求和电路设计来确定。

单片机需要通过IO口控制数码管的显示，将运算结果转化为相应的数码管段码，并通过IO口输出给数码管进行显示。

4.输出部分设计为了实现结果的输出，可以选择将结果通过串口发送给上位机，或者通过并行接口输出给其他设备。

具体的接口选择要根据实际的需求和电路设计来确定。

设计步骤：1.确定硬件平台和单片机型号，根据单片机的外设资源选择合适的输入、输出和显示设备。

2.进行电路设计，包括键盘输入电路、按键检测电路、数码管显示电路和外部接口电路。

3.编写单片机的初始化程序，包括IO口初始化、定时器中断初始化和中断服务程序编写。

4.编写键盘扫描程序，实现对键盘输入的检测和字符存储。

5.编写数字加法运算程序，实现输入数字的加法运算和结果的存储。

6.编写数码管显示程序，将加法运算结果转化为数码管的段码并进行显示。

7.编写输出程序，将结果通过串口或并行接口输出给上位机或其他设备。

8.进行调试和测试，优化程序和电路设计，确保计算器的稳定性和准确性。

9.编写用户界面程序，实现菜单、输入和输出操作的交互。

设计思路：利用单片机的运算和控制能力来实现数字加法的功能，以实现单片机十进制加法计算器的设计。

通过键盘输入，将数字存储在单片机内部的变量中，并采用逐位相加的算法实现数字加法运算。

课程设计(论文)任务书电气学院电力系统专业12（1 ）班一、课程设计(论文)题目：十进制加法计算器设计二、课程设计(论文)工作自2015年1 月12 日起至2015 年1月16 日止。

三、课程设计(论文) 地点: 电气学院机房10-303四、课程设计(论文)容要求：1．课程设计的目的（1）综合运用单片机原理及应用相关课程的理论知识和实际应用知识，进行单片机应用系统电路及程序设计，从而使这些知识得到进一步的巩固，加深和发展；（2）熟悉和掌握单片机控制系统的设计方法，汇编语言程序设计及proteus 软件的使用；（3）通过查阅图书资料、以及书写课程设计报告可提高综合应用设计能力，培养独立分析问题和解决问题的能力。

2．课程设计的容及任务课程设计容:利用单片机及一些外围电路设计一个简易的十进制加法计算器，硬件电路设计大概主要包括：键盘电路，显示电路以及复位电路和晶振电路。

软件方面的设计主要包括：LED显示程序设计、数值送显示缓存程序设计、读键子程序设计、运算程序的设计。

课程设计任务：设计一个键盘显示装置，键盘上除了定义0~9共10个数字键外，还要相应的功能健，其它键不定义无响应。

利用此系统可分别输入十进制被加数和加数，实现两个数相加并将结果以十进制形式显示出来。

3.课程设计说明书编写要求（1）设计说明书用A4纸统一规格，论述清晰，字迹端正，应用资料应说明出处。

（2）说明书容应包括（装订次序）：题目、目录、正文、设计总结、参考文献等。

应阐述整个设计容，要重点突出，图文并茂，文字通畅。

（3）报告容应包括方案分析;方案对比;整体设计论述;硬件设计（电路接线，元器件说明，硬件资源分配）;软件设计（软件流程，编程思想，程序注释，）调试结果;收获与体会;附录（设计代码放在附录部分，必须加上合理的注释）（4）学生签名：2015年1月16 日课程设计(论文)评审意见（1）总体方案的选择是否正确；正确（）、较正确（）、基本正确（）（2）程序仿真能满足基本要求；满足（）、较满足（）、基本满足（）（3）设计功能是否完善；完善（）、较完善（）、基本完善（）（4）元器件选择是否合理；合理（）、较合理（）、基本合理（）（5）动手实践能力；强（）、较强（）、一般（）（6）学习态度；好（）、良好（）、一般（）（7）基础知识掌握程度；好（）、良好（）、一般（）（8）回答问题是否正确；正确（）、较正确（）、基本正确（）、不正确（）（9）程序代码是否具有创新性；全部（）、部分（）、无（）（10）书写整洁、条理清楚、格式规；规（）、较规（）、一般（）总评成绩优（）、良（）、中（）、及格（）、不及格（）评阅人：年月日摘要随着社会科技的发展和进步，计算器因其功能强大而早已成为人们日常生活中必不可少的工具，最简单的计算器就能实现简单的加减乘除运算，这让人们免去了复杂的计算过程，大大提高了工作效率。

4位10进制计数显示模块设计
一、实验目的：设计4位10进制计数显示模块。

二、实验要求：
（1）、叙述设计思想；
（2）、4位10进制计数显示模块的VHDL描述；
（3）、画出顶层VHDL文件的图形描述；
（4）、调试程序、下载到实验板验证设计的正确性。

三、实验步骤
1、设计思路
4位10进制计数显示要实现四位数有0000开始，没过1s自动加1，并且可以循环计数。

同时，有使能端（ENA）可以控制暂停计数和继续计数，有复位端（RST）可以是四位数复位（0000）。

要实现这个功能需要用到6个主要元件：分频器、计数器、数码管显示译码器、段控制元件、位选择元件和动态扫描元件。

过程如下图图1所示。

图1
2、实验各个模块的VHDL描述：（1）、分频器元件的VHDL语言
（2）、十进制计数器元件的VHDL语言
（3）、动态扫描元件的VHDL语言（4）、位控制元件的VHDL语言
（5）七段数码显示译码器VHDL语言（6）、段控制元件的VHDL语言
3、顶层VHDL文件的图形描述
4、调试程序、下载到实验板验证设计的正确性。

通过对程序进行调试和引脚合理的分配之后，将程序下载到实验板上，实验结果与预期的一样。

四、实验体会
通过该次实验，对VHDL语言的基本用法和作用有了更深入的理解，运用起来更加熟练；同时，通过元件生成和顶层文件的图形描述，使我对quartus II软件的使用有了更深入了解，这使得我CPLD设计过程更加熟练。

实验十九 计数、译码、显示电路一、实验目的1、掌握中规模集成计数器74LS90的逻辑功能。

2、学习使用74LS48、BCD译码器和共阴极七段显示器。

3、熟悉用示波器测试计数器输出波形的方法。

二、 实验原理计数、译码、显示电路是由计数器、译码器和显示器三部分电路组成的，下面分别加以介绍。

1、计数器：计数器是一种中规模集成电路，其种类有很多。

如果按各触发器翻转的次序分类，计数器可分为同步计数器和异步计数器两种；如果按照计数数字的增减可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器三种；如果按计数器进位规律可分为二进制计数器、十进制计数器、可编程N进制计数器等多种产品。

常用计数器均有典型产品，不须自己设计，只要合理选用即可。

本实验选用74LS90二—五进制计数器，其功能如下表所示。

6263（1） R 0(1)和R 0(2)为直接复位端，R 9(1)和R 9(2)为直接置位端，可以预置数字“9”（Q D = Q A = 1，Q B = Q C = 0）。

（2） A 为二分频计数器的输入，Q A 的输出频率为CP A 的1/2。

B 为五进制计数器的输入，把Q A 输出作为五进制计数器B 的输入，即构成8421BCD 码十进制计数器。

2、 译码器：这里所说的译码器是将二进制数译成十进制数的器件。

我们选用的74LS48是BCD 码七段译码器兼驱动器。

其外引线排列图和功能表如下所示。

1234567891011121314GNDVCC 74LS48B1615CLTBI/RBORBIDAgabcdef十进制数 或功能输 入LT RBI D C B A 0123H H H H H X X X L L L L L L L H L L H L L L H H BI/RBO H H H H 输 出a b c d e f g H H H H H H L L H H L L L L H H L H H L H H H H H L L H 字 型注4567H H H H X X X X L H L L L H L H L H H L L H H H H H H H L H H L L H H H L H H L H H L L H H H H H H H H L L L L H H H X X X H L L L H L L H H L H L H H H H H H H H H H H H H L L H H L L L H H L H L L H H L L H 891011H X H L H H H H H H X X X H H L L H H L H H H H L H H H L H L L L H H H L L H L H H L L L H H H H L L L L L L L 12131415H X H H H H H 1BI RBI LTX H LX XL X X X X X X X XL L L L L L HL L L L L L L L L L L L L L H H H H H H H2 34（1） 要求输出数字0～15时，“灭灯输入”（BI ）必须开路或保持高电平。