一、课程设计的目的与要求
1．设计目的
●熟悉MAXPLUS2/Quartus II软件，掌握软件的VHDL程序输入、程序编译和程序仿真操作；
●学习利用VHDL语言设计数字时序电路程序；
●了解可逆计数器电路的工作方式。
2．设计要求
●利用VHDL语言设计八位可逆计数器电路，并利用相关软件进行编译和仿真。并通过其波形输入
验证电路设计。
二、设计正文
1、功能及要求：
8位可逆计数器根据计数脉冲的不同，控制计数器在同步信号脉冲的作用下，进行加1或减1操作。其真值表如下所示：
表1 8位可逆计数器真值表
●当UPDOWN＝1时，计数器进行加1操作；
●当UPDOWN＝0时，计数器进行减1操作。
2、八位可逆计数器7VHDL源程序：
LIBRARY IEEE; ——库
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ——包含程序包std_logic_1164.all和std_logic_unsigned.all ENTITY count8 IS
PORT(clr, clk,updn: IN STD_LOGIC;
q0,q1,q2,q3,q4,q5,q6,q7: OUT STD_LOGIC); ——端口表：输入输出数据为标准逻辑型END count8;
ARCHITECTURE exam OF count8 IS ——定义名为exam的结构体
SIGNAL count_8 : STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0);——在结构体内部定义信号count_8标准逻辑矢量BEGIN
q0<=count_8(0); ——将输出端口分别传递给count_8
q1<=count_8(1); q2<=count_8(2); q3<=count_8(3); q4<=count_8(4); q5<=count_8(5); q6<=count_8(6); q7<=count_8(7); PROCESS(clk,clr)
BEGIN
——进程开始
IF (clr='1')THEN
count_8<="00000000";
——清零信号有效时输出为“00000000”
ELSIF (clk'event AND clk='1')THEN IF (updn='1') THEN
count_8<=count_8+'1'; ——当上升沿到来时，控制信号updn=1时，加计数 ELSE
count_8<=count_8-'1'; ——当上升沿到来时，控制信号updn=0时，减计数 END IF; END IF; END PROCESS; END exam; 三、课程设计总结
1、由波形图1红色方框中清零信号clr=1有效，不管updn,clk 为何值，此时输出端q1—q7均输出为0，与真值表clr 功能相符；
图1 八位可逆计数器增计数仿真波形图
2、当clr=0，updn=1时，图1中橙色部分出现输出延迟；在时钟脉冲作用下，由q0，q1,q2,q3,q4,q5,q6,q7分别输出依次为00000000，00000001，00000010，00000011，00000100，00000101和图中其他波形数据，符合增计数的加法计数功能。
由波形图2看出当clr=0，updn=1时，从蓝线处t=7.31ns 输出结果才开始出现，即延迟时间为t=7.31ns; ，图2中同图1一样出现输出延迟；由q0，q1,q2,q3,q4,q5,q6,q7分别输出依次为11111111，11111110，11111101，11111100等图2中其他数据，符合可逆计数器的减法计数功能。
根据仿真结果和真值表可知，该程序实现了八位可逆计数器的全部功能。
图2 八位可逆计数器减计数仿真波形图
表2 8位可逆计数器真值表
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
电子综合设计第二次设计作业（VHDL语言部分） （一）以余3码设计一模43的可逆计数器，并将结果以十进制输出。（设工作频率为20MHz）。 1、程序如下： LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY f IS PORT(clk,clr,updn:STD_LOGIC; bcdn:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0)); END ENTITY f; ARCHITECTURE rtl OF f IS SIGNAL count_7:STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); SIGNAL bcd1n:STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); BEGIN bcd1n<=count_7; B:PROCESS(count_7,clr,clk)IS BEGIN IF(clr='1')THEN count_7<=(OTHERS=>'0'); ELSIF(clk'EVENT AND clk='1')THEN IF(updn='1'AND count_7=126)THEN count_7<="0000000"; else count_7<=count_7+3; END IF; IF(updn='0')THEN count_7<=count_7-3; END IF; END IF; CASE bcd1n IS WHEN"0000000"=>bcdn<="0000000"; WHEN"0000011"=>bcdn<="0000001"; WHEN"0000110"=>bcdn<="0000010"; WHEN"0001001"=>bcdn<="0000011"; WHEN"0001100"=>bcdn<="0000100"; WHEN"0001111"=>bcdn<="0000101"; WHEN"0010010"=>bcdn<="0000110"; WHEN"0010101"=>bcdn<="0000111"; WHEN"0011000"=>bcdn<="0001000"; WHEN"0011011"=>bcdn<="0001001"; WHEN"0011110"=>bcdn<="0001010";
--底层设计实体计数器163 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_arith.all; entity v74hc163 is port( clk,clr_l,ld_l,ctp,ctt : in std_logic; d: in unsigned (3 downto 0); --置数输入 q : out unsigned (3 downto 0); --计数输出 rco : buffer std_logic); --进位输出end v74hc163 ; architecture behave of v74hc163 is signal iq : unsigned (3 downto 0); begin process(clk, ctt, iq) begin if clk'event and clk='1' then if clr_l = '0' then iq <= (others =>'0'); --同步清0 elsif ld_l ='0' then iq<=d; --同步置数 elsif rco ='1' then iq <= d; --计数满重新计数 elsif (ctt and ctp) ='1' then iq<= iq+1 ; --计数end if; end if; if (iq=15) and (ctt='1') then rco<='1'; --计到15进位else rco<='0'; end if; q<=iq; end process; end behave ; --底层设计实体与非门 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity nand_gate is port ( a,b:in std_logic; nand_result:out std_logic); end nand_gate; architecture behave of nand_gate is begin nand_result<=not(a and b); end behave; --底层设计实体非门 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all;
异步计数器实验报告 篇一：设计一个异步四位二进制计数器实验报告捞金版/广西大学实验报告纸 ___________________________________________________ __________________ 姓名：曾宪金 0802100513电气工程学院电气自动化类专业 085班 XX年12月18日 实验内容___________________________________指导老师宋春宁【实验名称】 设计一个异步四位二进制可逆计数器 【实验目的】 学习用集成触发器构成计数器的方法。 【设计任务】 用D触发器（74LS74）设计一个异步四位二进制可逆计数器。要求使用的集成电路芯片种类不超过3种。（提供器件：74LS74、CC4030） 【实验用仪器、仪表】 数字电路实验箱、万用表、74LS74、CC4030等。 【设计过程】 用四个D触发器串接起来可以构成四位二进制加法计数器（每个D触发器连接为T'触发器）。计数器的每级按逢二
进一的计数规律，由低位向高位进位，可以对输入的一串脉冲进行计数，并以16为一个计数值环。其累计的脉冲数等于2n（n为计数的位数）。减法计数器的计数原理与加法计数器的计数原理相反。 1. 根据题意列出状态表，如表1。 令A=0时，计数器为加法计数器；A=1时，计数器为减法计数器。 2. 根据状态表画卡诺图确定各触发器的时钟信号方程： CP 3 CP n 由卡诺图化简可得各触发器的时钟信号方程为： CP3?AQn2?AQn2?A?Qn2CPn2?AQ1?AQn1?A?Qn1 CP?AQn0?AQn0?A?Qn10CP0为输入脉冲信号。 各触发器的输出信号为： Q3、Q2、Q1、Q0 各触发器的激励方程为： Qn?1n0?D0?Q0 Qn?11?D1?Qn1 Qn?12?D2?Qn2 Qn?13?Dn3?Q3； 各触发器的状态方程为： Q3n?1?D3CP3?Q3nCP3?Q3nCP3?Q3nCP3
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。
课程实验报告课程名称：数字电路与逻辑设计 专业班级：计实1001班 学号：U201014488 姓名：王宸敏 指导教师： 周次：第十周 同组人员：熊凯 报告日期：2012年5月18日 计算机科学与技术学院
【容A】 一、实验名称 利用所给组件，设计一个同步模4可逆计数器，其框图如图5.9所示。图中，X为控制变量，当X=0是进行加一计数，X=1时进行减一计数；Y2、Y1为计数状态；Z为进位或借位输出信号。 二、实验目的 掌握同步时序电路实验的设计方法，验证所设计的同步时序逻辑电路，加深对“同步”和“时序”这两个名词的理解。 三、实验所用仪器和组件 1.双D触发器组件2片，型号为74LS74 2.负沿双JK触发器2片，型号为74LS73 3.二输入四“与非”门2片，型号为74LS00 4.二输入四“或非”门1片，型号为74LS02 5.三输入三“与非”门1片，型号为74LS10 6.二输入四“异或”门1片，型号为74LS86 7.六反相器组件2片，型号为74LS04 四、实验设计方案及逻辑图 1.首先画出状态图如下：
X Y2 Y1 12+n y 11+n y D2 D1 Z 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 3.由真值表得到D1、D2及Z 的卡诺图如下： D2： X y2y1 00 01 11 10 0 0 1 0 1 1 1 1 121212122y y x y xy y y x y y x D +++= 21y y x ⊕⊕= D1： X y2y1 00 01 11 10 0 1 0 0 1 1 1 1 11y D = Z ： X y2y1 00 01 11 10 0 0 0 1 0 1 1 1212y y x y y x Z +=
实验五计数器的设计——实验报告 邱兆丰 15331260 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 1、实验箱、万用表、示波器、 2、74LS73，74LS00，74LS08，74LS20 三、实验原理 1．计数器的工作原理 递增计数器----每来一个CP，触发器的组成状态按二进制代码规律增加。递减计数器-----按二进制代码规律减少。 双向计数器-----可增可减，由控制端来决定。 2．集成J-K触发器74LS73 ⑴符号： 图1 J-K触发器符号
⑵功能： 表1 J-K触发器功能表 ⑶状态转换图： 图2 J-K触发器状态转换图
⑷特性方程： ⑸注意事项： ①在J-K触发器中，凡是要求接“1”的，一定要接高电平（例如5V），否则会出现错误的翻转。 ①触发器的两个输出负载不能过分悬殊，否则会出现误翻。 ② J-K触发器的清零输入端在工作时一定要接高电平或连接到实验箱的清零端子。3．时序电路的设计步骤 内容见实验预习。 四、实验内容 1．用JK触发器设计一个16进制异步计数器，用逻辑分析仪观察CP和各输出波形。2．用JK触发器设计一个16进制同步计数器，用逻辑分析仪观察CP和各输出波形。3．设计一个仿74LS194 4．用J-K触发器和门电路设计一个特殊的12进制计数器，其十进制的状态转换图为：5.考虑增加一个控制变量D，当D=0时，计数器按自定义内容运行，当D=1时，反方向运行 五、实验设计及数据与处理 实验一
16进制异步计数器 设计原理：除最低级外，每一级触发器用上一级触发器的输出作时钟输入，JK都接HIGH，使得低一级的触发器从1变0时高一级触发器恰好接收下降沿信号实现输出翻转。实验二 16进制同步计数器 设计原理：除最低级外，每一级的JK输入都为所有低级的输出的“与”运算结果实验三 仿74LS194 设计原理：前两个开关作选择端输入，下面四个开关模仿预置数输入，再下面两个开关模仿左移、右移的输入，最后一个开关模仿清零输入。四个触发器用同一时钟输入作CLK输入。用2个非门与三个与门做成了一个简单译码器。对于每一个触发器，JK输入总为一对相反值，即总是让输入值作为输出值输入。对于每一个输入，当模式“重置”输出为1时，其与预置值结果即触发器输入；当模式“右移”、“左移”输出为1时，其值为上一位或下一位对应值；当各模式输出均为0时各触发器输入为0，使输出为0。 实验四 设计原理： 在12进制同步计数器中，输出的状态只由前一周期的状态决定，而与外来输入无关，因此目标电路为Moore型。而数字电路只有0和1两种状态，因此目标电路要表达12种状态需
实验九可逆计数器的功能测试及应用电路 实验目的： （1）掌握可逆计数器74LS191、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。 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。 74LS191、74LS191、74LS191或74HC48、74LS00和74LS04。 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 实验原理：单时钟74LS191二进制同步加/减计数器的功能表如下： 表2-9-4 单时钟74LS191二进制同步加/减计数器的功能表 单时钟74LS191二进制同步加/减计数器是十进制的，其他功能与74LS191一样。它的有效状态为0000~1001. 实验电路： 如图所示是减计数时当计数器的状态变为0时的电路状态：RCO=0，MAX/=1； MIN
实验现象与结果： 该结果是当CTEN =0，D L =1，D U /=1时，A B C D Q Q Q Q 的 波形图； 该结果是当CTEN =0，D L =1，D U /=1时， RCO 与MIN MAX /的波形图
需要说明的是：当CTEN= D L=1时，电路保持原来的状态。 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及2-9-5一致。画出测试电路图。 实验原理： 双时钟74LS192同步十进制可逆计数器的功能表如下表所示，74LS192是十进制计数器。 表2-9-3双时钟74LS192同步十进制可逆计数器的功能表 输入输出工作 状态 U CP UP D CP DOW N CLR D L DCBA A B C D Q Q Q Q U TC D TC ＊＊H H ＊＊＊＊0000 H H 异步 清零＊＊L L 1001 1001 H H 异步 置数 H ↑L H ＊＊＊＊1001→ 0001→ 0000H H H L 减法 计数 ↑H L H ＊＊＊＊0000→ 1000→ 1001H L H H 加法 计数 双时钟74LS193二进制同步加/减法计数器的功能表如下表所示，74LS193是一个十六进制的计数器。
自动化专业电子课程设计报告题目：可编程可逆计数器设计 姓名王振 学号0808020231 指导教师：廖晓纬 评阅成绩等次： 电气信息工程系 2010-2011 第二学期
摘要：本课程设计是基于Altera公司开发的QuartusⅡ软件进行的设计，利用QuartusⅡ设计软件的元件库所提供的集成器件来实现任意进制计数器的设计，此软件是学习EDA（电子设计自动化）技术的重要软件。其中硬件使用高性价比的FPGA／CPLD（元件可编程逻辑闸阵列/复杂可编程逻辑器件）器件，软件利用VHDL（超高速集成电路硬件描述语言）语言，计数器电路的功能取决于硬件描述语言对设计对象建模的描述，经过精心调试使可编程器件的芯片利用效率达到最优，较之以往的数字电路设计和单片机功能设计具有灵活简便的优势，特别是在对复杂计数器设计，可大大减少调试时间，优化系统设计。 关键词：EDA；任意进制计数器；QuartusⅡ；VHDL
目录 前言 (3) 一、设计的任务与要求 (4) 1.1 设计任务 (4) 1.2 设计要求 (4) 二、总体设计和系统框图 (4) 2.1计数器方案 (4) 2.2 数码管驱动显示方案 (4) 2.3 N进制设定设计方案 (5) 2.4电路系统总体设计 (5) 三、硬件设计 (6) 3.1计数器部分设计硬件连接方式 (6) 3.2 驱动译码部分设计 (7) 3.3进制输入部分设计 (7) 3.4整体电路部分 (7) 四、软件设计（系统仿真） (9) 4．1程序工作流程图 (9) 4.2 仿真步骤及结果 (10) 五、设计结果分析 (12) 5.1 系统能实现的功能 (12) 5.2 系统所选用软件及芯片型号 (12) 六、设计总结和体会 (12) 6.1设计总结 (12) 6.2设计的收获及体会 (12) 6.3 设计的完善 (13) 致谢 (13) 参考文献 (13) 程序代码 (14)
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。
实验五计数器的设计 姓名：zht 学号： 班级：15自动化 日期：2016/11/11
目录 一、实验内容 (3) 二、设计过程、逻辑图及仿真 (4) ①设计过程 (4) ②逻辑图及仿真 (5) 三、实验数据及总结 (8) ①实验数据 (8) ②总结 (10)
一、实验内容 1.用JK触发器设计一个16进制异步计数器，用逻辑分析仪观察CP 和各输出的波形。 2.用JK触发器设计一个16进制同步计数器，用逻辑分析仪观察CP 和各输出的波形。 3.用JK触发器和门电路设计一个特殊的12进制同步计数器，其十进制的状态转换为从01依次计数到12，再回到01开始新一轮计数。实验仪器： 1.实验箱，示波器。 2.器件：74LS73，74LS00，74LS08，74LS20
二、设计过程、逻辑图及仿真 ①设计过程： 1.异步计数器是将CLK应用于第一个JK触发器的时钟输入上，然后将输出Q接入后一个JK触发器的时钟输入，后面的连接方式都是由前一个JK触发器的输出Q作为后一个JK触发器的时钟输入。异步计数器的原理是由于实验箱上的JK触发器是下降沿触发，第一个JK触发器的输出Q1每一个时钟周期变化一次，即经过两个时钟周期后Q1经过了一个周期。同理，由于第一个JK触发器的输出Q1是第二个的时钟输入，所以经过两个Q1周期后第二个JK触发器的输出Q2经过了一个周期，即每四个时钟周期的时间Q2经过一个周期。以此类推，则第三个JK触发器的输出Q3的周期是时钟周期的八倍，第四个JK 触发器的输出Q4是时钟周期的十六倍，因而Q4、Q3、Q2、Q1组成了一个16进制计数器。该计数器的缺点是由于传输延迟会在其中积累，会限制计数器按时钟运行的速度。 2.同步计数器将CLK应用于每个JK触发器的时钟输入上。第一个JK 触发器的输出Q连接到第二个JK触发器的J和K。此后前一个JK触发器的输出和后一个JK触发器的输出经过与门后共同作为再后一个JK触发器的J和K输入。如此一来，第二个JK触发器的J、K输入由第一个JK触发器的输出Q1控制，时钟每变化两个周期Q1会变化一个周期，而只有当Q1为0时第二个触发器在经过时钟下降沿时才会使输出Q2的状态发生改变，即Q2的周期为Q1的两倍，时钟周期的四倍。接着由于Q1和Q2经过与门后作为第三个触发器的J、K输
时序电路逻辑设计 实验人：周铮班级：中法1202班学号：U201215676 一实验目的 1.掌握用SSI实现简单组合逻辑电路的方法。 2.掌握简单数字电路的安装与测试技术。 3.熟悉使用Verilog HDL描述组合逻辑电路的方法，以及EDA仿真技术。 二实验器件 计算机，可编程实验板 三实验内容 十进制加减可逆计数器设计 功能要求： 拨码开关键SW1为自动可逆加减功能键，当SW1为HIGH时，计数器实现自动可逆模十加减计数功能，即4个七段数码管上几乎同步显示0—1—2—3—4—...9—8—7—...0—1...的模十自动可逆加减计数结果；当SW1为LOW时，计数器按拨码开关键SW0的选择分别执行加减计数功能。即当SW0为HIGH时，计数器实现模十加计数功能，即4个七段数码管上几乎同步显示0—1—2—3—4—...9——0—1...的模十加计数结果；当SW0为LOW时，计数器实现模十减计数功能，即4个七段数码管上几乎同步显示9—8—7—...—1—0— (9) —8—7…的模十减计数结果。 四实验设计 1.原理设计 脉冲发生电路采用555定时器组成的多谐振荡器振荡产生周期为1s的矩形脉冲，从而为计数器提供触发信号。其中，可以通过R1，R2，C来控制充放电的时间。 加/减计数控制电路主要由74LS138构成。74LS138芯片是常用的3-8线译码器，常用在单片机和数字电路的译码电路中，74LS138的引脚排列及 真值表如图
计数单元电路主要由十进制计数器74LS192构成。74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列图如图 功能表如图 2.模拟仿真 用Verilog HDL语言设计二通道数据选择器实验程序如下： ①实验代码 module a( input clk,
北华航天工业学院 课程设计报告（论文） 课设名称： EDA技术与应用 设计课题：计数器及数码显示综合设计 专业班级： B12241 学生姓名：白冬雪田尉均 指导教师：齐建玲 设计时间： 2014年 12月 15日
北华航天工业学院电子工程系 EDA 课程设计任务书 姓名：白冬雪田 尉均 专业： 测控技术与 仪器 班级：B12241 指导教师：齐建玲职称：教授 课程设计题目：计数器及数码显示综合设计 已知技术参数和设计要求： ①总体设计要求：设计一个能在７段数码管上动态刷新显示十进制、十二进制、六十进制、四位二进制计数器计数结果的ＶＨＤＬ语言程序并在EDA实验开发系统上实现该功能。 ②技术要点：VHDL语言编辑程序、共阴7段数码管及FPGA可编程芯片的工作原理与连线。 所需仪器设备：实验箱，电脑 成果验收形式：实验报告，硬件实验结果 参考文献： 李国洪、胡辉、沈明山等编著《EDA技术与实验》—机械工业出版社出版。 时间安排 2014年12月14日-15日编辑VHDL语言程序 2014年12月16日硬件调试程序 2014年12月17日实验箱答辩验收 指导教师：齐建玲教研室主任：王晓 2014年 12月 17日
内容摘要 用VHDL语言在MAX+PLUS2环境下 设计一个带使能输入、进位输出及同步清零的十进制计数器。 设计一个带使能输入及同步清零的十二进制计数器。 设计一个带使能输入及同步清零的六十进制加法计数器。 设计一个四位二进制可逆计数器。 设计一个共阴7段数码管控制接口，在时钟信号的控制下，使六位数码管动态刷新显示上述计数器的计数结果。 最后在EDA实验开发系统实验操作。
《光电子技术》课程设计课题名称：红外可逆计数器设计 指导老师：曾维友
一、课题名称： 红外可逆计数器设计 二、设计任务： 设计一个红外可逆计数器，要求： 1、当一物体沿某一方向经过计数器时，计数器进行加一计数；而物体沿反方向经过计数器时，计数器进行减计数； 2、用数码管显示当前的计数值，最大计数值为1000； 3、设计方案经济、实用、可靠。 三、设计方案： 方案（1）：红外发射管 + 一体化按收头：适用于发射管与接收管距离较大的情形 方案（2）：槽型光电开关：适用于发射管与接收管距离较小的情形 方 波发生器 TSOP34838 38KHz 单片机系统 显示模块 单 片机系统 显示模块 Vcc
四、方案选择 由以上两种方案的设计框图可以看出：两种方案的唯一不同之处在于光电发射和接收装置，方案一釆用的是红外发射管加上一体化接收头，适用于发射管与接收管距离较大的情形，而且为了防止误动作，在光电发射部分加入了方波调制电路，因而具有较好的抗干扰能力；而方案二的电路比较简单，只用了一个槽型光电开关，外加两个限流电阻和一个反相器，这种电路适用于发射管与接收管距离较小的情形。考虑到越来越多的流水线上的产品和各种公共场所需要进行自动计数，而在这种情形下发射管与接收管距离一般都比较较大，加之方案一有较强的抗干扰能力。综合以上考虑，我们选择了方案一。 五、模块设计 1、方波发生电路 方波发生器的组成方式很多，可以用集成运放构成，可以用一些定时芯片构成，也可以用一些数字门电路构成。由于在数电课程中，我们已经学习了用555定时器构成的方波发生器，对此比较熟悉，电路也比较简单，而且性能良好，因此我们选择了用NE555构成的方波发生器。电路如下：
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。
数字电路与逻辑设计实验报告实验七计数器的设计 姓名：黄文轩 学号：17310031 班级：光电一班
一、实验目的 熟悉J-K触发器的逻辑功能，掌握J-K触发器构成异步计数器和同步计数器。 二、实验器件 1.数字电路实验箱、数字万用表、示波器。 2.虚拟器件: 74LS73，74LS00, 74LS08, 74LS20 三、实验预习 1. 复习时序逻辑电路设计方法 ①根据设计要求获得真值表 ②画出卡诺图或使用其他方式确定状态转换的规律 ③求出各触发器的驱动方程 ④根据已有方程画出电路图。 2. 按实验内容设计逻辑电路画出逻辑图 Ⅰ、16进制异步计数器的设计 异步计数器的设计思路是将上一级触发器的Q输出作为下一级触发器的时钟信号，置所有触发器的J-K为1，这样每次到达时钟下降沿都发生一次计数，每次前一级 触发器从1变化到0都使得后一级触发器反转，即引发进位操作。 画出由J-K触发器组成的异步计数器电路如下图所示：
使用Multisim仿真验证电路正确性，仿真图中波形从上到下依次是从低位到高位 触发器的输出，以及时钟信号。： 可以看出电路正常执行16进制计数器的功能。 Ⅱ、16进制同步计数器的设计 较异步计数器而言，同步计数器要求电路的每一位信号的变化都发生在相同的时间点。
因此同步计数器各触发器的时钟脉冲必须是同一个时钟信号，这样进位信息就要放置在J-K 输入端，我们可以把J-K端口接在一起，当时钟下降沿到来时，如果满足进位条件(前几位触发器输出都为1)则使JK为1，发生反转实现进位。 画出由J-K触发器和门电路组成的同步计数器电路如下图所示 使用Multisim仿真验证电路正确性，仿真图中波形从上到下依次是从低位到高位触发器的输出，计数器进位输出，以及时钟信号。：
思考与练习题3 1.基础知识部分 选择题 1.一个触发器可记录一位二进制代码，它有（C）个稳态。 .1 C Q=Q，应使输入D=(C )。 2．对于D触发器，欲使n+1n .1 C D.Q 3．对于JK触发器，若J=K，则可完成(C )触发器的逻辑功能。 ˊ Q=Q工作，可使JK触发器的输入端( A )。 4．欲使JK触发器按n+1n =K=0 =Q，K=Q =Q，K=Q =Q，K=0 =0，K=Q Q=Q工作，可使JK触发器的输入端（A ）。 5．欲使JK触发器按n+1n =K=1 =Q，K=Q =Q，K=Q =Q，K=1 =1，K=Q 6．同步计数器和异步计数器比较，同步计数器的显著优点是（A ）。 A.工作速度高 B.触发器利用率高 C.电路简单 D.不受时钟CP控制 7．下列逻辑电路中为时序逻辑电路的是（ C ）。 A.变量译码器 B.加法器 C.数码寄存器 D.数据选择器 8. N个触发器可以构成最大计数长度（十进制数）为（D ）的计数器。 C. 2n D. n2 9．同步时序电路和异步时序电路比较，其差异在于后者（ B ）。 A.没有触发器 B.没有统一的时钟脉冲控制 C.没有稳定状态 D.输出只与内部状态有关 10．一位8421BCD码计数器至少需要（ B ）个触发器。 .4 C 11．具有记忆和存储功能的电路属于时序逻辑电路，故 A 、B 、 D 电路是时序逻辑电路。 a. 触发器； b. 寄存器； c. 多位加法器； d. 计数器； e. 译码器； f. 数据选择器12．脉冲整形电路有 C 。 A.多谐振荡器 B.单稳态触发器 C.施密特触发器定时器
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； EDAPRO/240H实验仪主板的VCCIO 跳线器组中“”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；独立扩展下载板“EP1K10_30_50_100QC208”的VCCIO跳线器组设定为。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）
计数器 1.实验目的 计数器在数字逻辑设计中的应用十分广泛，可以对时钟信号进行计数，分频和产生序列信号，也可以用在计时器和串并转换等电路。这次实验我们就来学习一下如何用Robei和Verilog语言来设计一个4比特计数器。 2.实验要求 计数器对每个时钟脉冲进行计数，并将数值输出出来。这个实验我们来设计一个4比特的计数器，其范围在0～F之间，也就是计数到最大值16。设计波形要求如图2-2-1所示： 图2-2-1 计数器输出波形要求 3.实验内容 3.1 模型设计 1）新建一个模型。点击工具栏上的图标，或者点击菜单“File”然后在下拉菜单中选择“New”，会有一个对话框弹出来（如图2-2-2所示）。在弹出的对话框中设置你所设计的模型。
图2-2-2 新建一个项目 参数填写完成后点击“OK”按钮，Robei（服务号）就会生成一个新的模块，名字就是counter，如图2-2-3所示： 图2-2-3 计数器界面图 2）修改模型。（公众号：Robei）在自动生成的界面图上进行名称地修改，输入引脚为clock，enable和reset，输出引脚修改成count。其中count引脚的“Datasize”为4比特，用户可以输入4，也可以输入3:0。为了区分每个引脚，我们可以修改每个引脚的Color值，并点回车保存。修改完成后如图2-2-4所示。如果选中模块，按“F1”键，就会自动生成一个Datasheet，如图2-2-5所示：
图2-2-4 修改引脚属性 图2-2-5 “Datasheet”截图 3）输入算法。点击模型下方的Code（如图2-2-6所示）进入代码设计区。
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：