频率计数器的设计
1.1 频率计数器电路的设计
1.1.1 频率计数器
测定频率的常用方法之一是利用示波器读取波形的周期，然后计算出它的频率，电子这种方法是利用器测读取周期，所以误差非常大。
图1.1 利用示波器求频率的方法
在使用石英振子或者陶瓷振子震荡的场合，它的频率已经是确定的，除了需要准确知道振荡频率的情况之外，通常没有进行测定的必要，但是在使用RC的振荡电路中，鉴于使用的电容器和电阻的精度，通常实际值并不恰好就是标称值的因素，实际的振荡频率并不一定就是理论计算所的到的振荡频率，所以在改变元器件调整振荡频率使它达到设定频率时，就需要测定频率,适时利用频率计数器进行测定就非常方便。
1.1.2使用的部件
应该考虑尽量不使用特殊的部件，不过为了减少部件数目可以使用专用的计数器IC，图1.2是4位频率计数器的总电路图，专用计数器IC使用10进制4位计数器TC5051P，作为专用IC；还使用了七段译码器TC5022BP和驱动IC TD6204P其他的IC都是74HC系列的产品，至于显示部分的LED只要是共阴极七段LED，哪种型号都可以，这里使用小型化产品，TLR312，可以直接装在基板上。
使用4MHZ的石英振子产生基准信号，不过也可以使用1MHZ的振子。
1.3频率计数器的电路结构
图1.3是频率计数器的框图，我们通过这个框图来说明频率计数器的工作原理。
图1.3 频率计数器的框图
频率计数器的基本工作就是能够对1S内被测定信号的时钟脉冲数目进行计数，如果把测定频率的基本规则原封不动地应用于电路，即将1S内进入1个脉冲信号的频率设定为1Hz，那么频率为1MHZ的信号就是在1S之内计数到1000000个脉冲。
经常使用的信号频率大多在几十KHZ至几MHZ的范围，假设最大可以测定到10MHZ那就要求必须具有每秒计数到10000000个脉冲数，8位计数器，不过尽管频率的定义明确指出测定的频率是指1S时间内数得的脉冲数，但是并不以为着实际构成的频率计数器一定要计数1S。
例如：可以不对1S内的脉冲计数，而只对其1/10的时间即对0.1S内的脉冲进行计数也是可以的，测定同样的频率只用1/10的时间，那么计数器显示的也是1/10的数据，这就是说使用少1位的计数器也可以得到同样的测定结果（移动小数点的位置）。
如果只在1/10S的时间内进行计数，那么计数器的最小位就表示10Hz。
在测定几十KHZ至几MHZ频率的场合很少有要求频率，精确到1Hz的，所以这里设计最小值为1KHZ的电路，在这种情况下就可以利用4位计数器对频率测定到9999KHz，也就是9.999MHz，因此，只需要具有1ms的基准信号和能够计数到9.999MHz的计数器就可以了。
但是图1.3中的情况与上面的说明稍微有一些不同这是为了减少部件数目而使用了TC5051P，它的最大计数频率约为1.5MHz，如果TC5051P能够工作到10MHz的话，还可能进一步减少部件数目，不过没有办法。
使用计数器IC 74HC160，设定测定的频率是原来1/10而且使用10ms的基准脉冲和4位计数器，这样一来最小位能够测定到100Hz。
所谓益处是指在测定频率高于计数器最大值的场合，表明所显示的频率数出现了错误的符号。
1.2 频率计数器各框图的工作
1.2.1取样时钟脉冲发生部分
取样时钟脉冲发生部分应该具有发生约10Hz的时钟脉冲，1S内进行约10次计数器测定的功能，当计数器的基准脉冲为10ms时，这样原封不动地制作的频率计数器由于1S内要进行100次测定，测定的信号在快速变化，会导致闪烁太快而很难看清楚，为了避免这种情况出现，采用取样时钟脉冲。
1.2.2计数器部分
计数器部分用4位10进制计数IC TC5051P，这种IC是16管教的DIP，内藏有4个十进制计数器和4个锁存器，还有能够用分时操作输出BCD的多路转换器和OSC （振荡）电路，它不是74系列的产品，不过设计用CMOS IC在5V电压下工作，图1.4是TC5051P的管脚连接和内部逻辑图。
由于端子数目少（16管脚），所以不能同时取出多为的BCD输出，不过它与动态发光的LED等组合使用，可以减少布线，同时还可以减少所占据的空间。
动态扫描用的振荡电力只连接1个电容器进行振荡，在使用1000PF电容器的场合震荡频率约为25KHz，而且各位的BCD输出是在输出6个时钟（240us）的期间，2个时钟脉冲（80us）是消隐期间。
计数器以待测信号作为时钟,清零信号clear到来时,异步清零;为高电平时开始计数。当下降沿到来时，将计数器的计数值锁存，这样可由外部的七段译码器译码并在数码管显示。设置锁存器的好处是显示的数据稳定，不会由于周期性的清零信号而不断闪烁。锁存器的位数应跟计数器完全一样。
(a)TC5051P的管脚连接图
（b）内部逻辑图
图1.4 TC5051P的管脚连接和内部逻辑图
1.2.3 LED显示部分
计数器TC 5051P的输出是BCD式，所以不能直接驱动七段LED，这里用的IC 是将七段译码器和驱动集成在1个管壳内的TC5022BP。图1.5是TC5022BP的管脚以及内部连接电路。
74系列产品也有七段译码器（如7447等），不过他的使用比较麻烦，所以还是采用TC5022BP。
位驱动用的驱动IC使用TD62004P。这部分也可以使用晶体管制作，不过由于纳入16管脚的DIP，还内藏有基极电阻，美观而且容易制作，所以还是使用专用的驱动IC。
另外，LED使用4个分立的七段显示器DPY_7-SEG_DP，不过也可以使用动态发光专用的DPY_7-SEG等产品，标称270欧姆的限流电阻可以根据所使用的LED
电子技术基础实验 课程设计 60进制计数器
一、实验目的 （一）掌握中规模集成计数器74LS161的引脚图和逻辑功能。 （二）熟悉555集成定数器芯片的引脚图。 （三）利用74LS161和555定时器构成60进制计数器。 （四）在Multisim软件中仿真60进制计数器。 二、实验容 （一）集成计数器74LS161逻辑功能验证。 （二）用555定时器构成多谐振荡器。 （三）用两片74LS161和555定时器构成60进制计数器。 三、集成计数器介绍 （一）集成计数器74LS161管脚介绍 74LS161是4位二进制同步加法计时器。图1为它的管脚排列图，集成芯片74LS161的CLR是异步清零端（低电平有效），LOAD是异步预置数控制端（低电平有效）。CLK是时钟脉冲输入端，RCO是进位输出端，ENP、ENT是计数器使能端，高电平有效。A、B、C、D是数据输入端； QA、QB、QC、QD是数据输出端。
图1 74LS161管脚排列图 （二）集成计数器74LS161功能介绍 由表1可知，74LS161具有以下功能： 1．异步清零。当CLR=0时，无论其他各输入端的状态如何，计数器均被直接置“0”。 2．同步预置数。当CLR=1、LOAD=0且在CP上升沿作用时，计数器将ABCD同时置入QA、QB、QC、QD,使QA、QB、QC、QD=ABCD。 3．保持（禁止）。CLR=LOAD=1且ENP、ENT=0时，无论有无CP脉冲作用，计数器都将保持原有的状态不变（停止计数）。 4．计数。CLR=LOAD=ENP=ENT=1时，74LS161处于计数状态。 表1 74LS161功能表
电子技术基础实验 课程设计 用74LS161设计六十进制计数器 学院：班级：姓名：学号：电气工程学院电自1418 刘科 20
用74LS161设计六十进制计数器 摘要 计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来及脉冲数，还常用作数子系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能。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和工作波形图以及引出端的排列，就能正确运用这些器件。计数器在现代社会中用途中十分广泛，在工业生产、各种和记数有关电子产品。如定时器，报警器、时钟电路中都有广泛用途。在配合各种显示器件的情况下实现实时监控，扩展更多功能。 利用两片74LS161分别作为六十进制计数器的高位和低位，分别与数码管连接。把其中的一个通过一个与门器件构成一个十进制计数器，另一个芯片构成六进制计数器。十进制计数器（个位）和六进制计数器（十位）均采用反馈清零法利用两个74LS161构成。当个位计数器从1001计数到0000时，十位计数器要计数一次，可通过两芯片之间级联实现。使用200HZ时钟信号作为计数器的时钟脉冲。根据设计基理可知，计数器初值为00，按递增方式计数，增到59时，再自动返回到00。 关键字：60进制，计数器，74LS161，级联 目录 第1章概述 (1) 计数器设计目的 (1) 计数器设计组成 (1) 第2章六十进制计数器设计描述 (2) 74LS161的功能 (2)
方案框架 (3) 第3章六十进制计数器的设计与仿真 (4) 基本电路分析设计 (4) 计数器电路的仿真 (6) 第4章总结 (8)
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
单片机原理课程设计报告题目：智能数字频率计设计 专业：信息工程 班级：信息111 学号：*** 姓名：*** 指导教师：*** 北京工商大学计算机与信息工程学院
1、设计目的 （1）了解和掌握一个完整的电子线路设计方法和概念； （2）通过电子线路设计、仿真、安装和调试，了解和掌握电子系统研发产品的一个基本流程。 （3）了解和掌握一些常见的单元电路设计方法和在电子系统中的应用： 包括放大器、滤波器、比较器、计数和显示电路等。 （4）通过编写设计文档与报告，进一步提高学生撰写科技文档的能力。 2、设计要求 （1）基本要求 设计指标： 1.频率测量：0～250KHz； 2.周期测量：4mS～10S； 3.闸门时间：0.1S，1S； 4.测量分辨率：5位/0.1S，6位/1S； 5.用图形液晶显示状态、单位等。 充分利用单片机软、硬件资源,在其控制和管理下,完成数据的采集、处理和显示等工作,实现频率、周期的等精度测量方案。在方案设计中,要充分估计各种误差的影响,以获得较高的测量精度。 （2）扩展要求 用语音装置来实现频率、周期报数。 （3）误差测试 调试无误后，可用数字示波器与其进行比对，记录测量结果，进行误差分析。 （4）实际完成的要求及效果 1.测量范围：0.1Hz～4MHz，周期、频率测量可调； 2.闸门时间：0.05s～10s可调； 3.测量分辨率：5位/0.01S，6位/0.1S； 4.用图形液晶显示状态、单位（Hz/KHz/MHz）等。 3、硬件电路设计 （1）总体设计思路
本次设计的智能数字频率计可测量矩形波、锯齿波、三角波、方波等信号的频率。系统共设计包括五大模块: 主芯片控制模块、整形模块、分频模块、档位选择模块、和显示模块。设计的总的思想是以AT89S52单片机为核心，将被测信号送到以LM324N为核心的过零比较器，被测信号转化为方波信号，然后方波经过由74LS161构成的分频模块进行分频，再由74LS153构成的四选一选择电路控制档位，各部分的控制信号以及频率的测量主要由单片机计数及控制，最终将测得的信号频率经LCD1602显示。 各模块作用如下: 1.主芯片控制模块: 单片机AT89S52 内部具有2个16位定时/计数器T0、T1，定时/计数器的工作可以由编程来实现定时、计数和产生计数溢出时中断要求的功能。利用单片机的计数器和定时器的功能对被测信号进行计数。以AT89S52 单片机为控制核心，来完成对各种被测信号的精确计数、显示以及对分频比的控制。利用其内部的定时/计数器完成待测信号周期/频率的测量。 2.整形模块：整形电路是将一些不是方波的待测信号转化成方波信号，便于测量。本设计使用运放器LM324连接成过零比较器作为整形电路。 3.分频模块: 考虑单片机利用晶振计数，使用11.0592MHz 时钟时，最大计数速率将近500 kHz，因此需要外部分频。分频电路用于扩展单片机频率测量范围，并实现单片机频率测量使用统一信号，可使单片机测频更易于实现，而且也降低了系统的测频误差。本设计使用的分频芯片是74LS161实现4分频及16分频。 4.档位选择模块：控制74LS161不分频、4分频或者 16分频，控制芯片是74LS153。 5.显示模块：编写相应的程序可以使单片机自动调节测量的量程，并把测出的频率数据送到显示电路显示，本设计选用LCD1602。 (2)测频基本设计原理 所谓“频率”，就是周期性信号在单位时间（1s）内变化 的次数。若在一定时间间隔T内测得这个周期性信号的重复变 化次数N，则其频率可表示为f=N/T（右图3-1所示）。其中脉 冲形成电路的作用是将被测信号变成脉冲信号，其重复频率等 。利用单片机的定时/计数T0、T1的定时、计数 于被测频率f x 功能产生周期为1s的时间脉冲信号，则门控电路的输出信号持图3-1
课设报告 福建工程学院软件学院 题目：汇编计算器 班级： 1301 姓名 学号： 指导老师： 日期：
目录 1、设计目的 (3) 2、概要设计 (3) 2.1 系统总体分析 (3) 2.2 主模块框图及说明 (3) 3、详细设计 (4) 3.1 主模块及子模块概述 (4) 3.2各模块详运算 (4) 4、程序调试 (7) 4.1 运行界面分析 (7) 算法分析 (7) 4.2 调试过程与分析 (9) 5、心得体会 (11) 5.1 设计体会 (11) 5.2 系统改进 (11) 附录： (11)
1、设计目的 本课程设计是一次程序设计方法及技能的基本训练，通过实际程序的开发及调试，巩固课堂上学到的关于程序设计的基本知识和基本方法，进一步熟悉汇编语言的结构特点和使用，达到能独立阅读、设计编写和调试具有一定规模的汇编程序的水平。 2、概要设计 用8086汇编语言编写一个能实现四则混合运算、带括号功能的整数计算器程序。程序能实现键盘十进制运算表达式的输入和显示（例如输入：“1+2*(3-4)”），按“=”后输出十进制表示的运算结果。 2.1 系统总体分析 在8086的操作环境下，该计算器分成输入，数据存储，运算功能，输出几个大模块，实现了使用者使用该计算器时输入一个算式，能让系统进行计算。此计算器的实现功能是基本的数学的四则运算，结果范围在0~65535。 2.2 主模块框图及说明 此流程图简要的表现出了所要实现的功能以及一些功能的大概算法，同时也是我编写的一个总体的框架。 程序流程图说明：通过流程图，可以看出程序运行时，首先输出提示语气，当用户输入后，程序根据所输入内容进行判断，通过判断的结果来决定调用哪个功能模块，首要先要要判断的是否为0-9，“+”“-”“*”“/”这些字符，若不是就会报错，实则根据运算符号调用其功能模块完成运算。最后将运算的结果显示在主频幕上，返回主程序，使用户可以重新输入。
1.课程设计的目的 数字电子技术课程是电类专业的主要技术基础课。通过本课程的学习，能够使学生掌握近代数电理论的基础知识、电路分析与计算的基本方法，具备进行试验的初步技能，并为后续课程的学习打下必要的基础。 数字电子技术基础课程设计是学习数字电子技术基础课程之后的实践教学环节，是对课程理论和课程实验的综合和补充，其目的是训练学生综合运用学过的数字电子技术的基础知识。学会并利用一种电路分析软件，对电路进行分析、计算和仿真，通过查找资料，选择方案，设计电路，撰写报告，完成一个较完整的设计过程，将抽象的理论知识与实际电路设计联系在一起，使学生在掌握电路基本设计方法的同时，加深对数字电子技术课程知识的理解和综合应用，培养学生综合运用基础理论知识和专业知识解决实际工程设计问题的能力，以及工程意识和创新能力。 2.设计方案论证 2.1 Multisim软件介绍 Multisim是加拿大Interactive Image Technologies (Electronics Workbench)公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路行为进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。 功能： (1).直观的图形界面 整个操作界面就像一个电子实验室工作台，绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放屏幕上，轻点鼠标可用导线将它们连接起来，软件仪器的控制面板和操作方式都与实物相似，测量数据、波形和特性曲线如何在真实一起上看到的。 (2).丰富的元器件
基于QuartusII的同步计数器设计 目录 一、软件及语言概述 二、实验设计 三、学习感悟 四、参考文献 一、软件及语言概述 1.1软件介绍： Quartus II是Altera公司在21 世纪初推出的FPGA/CPLD开发环境，是Altera前一代FPGA/CPLD集成开发环境MAX+PLUS II的更新换代产品，其优点是功能强大、界面友好、使用便捷。它支持原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL 等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程。Quartus II支持Altera的IP内核，包含了 LPM/MegaFunction宏功能模块库，使用户可以充分利用成熟的模块，简化了设计的复杂性，加快了设计速度。此外，Quartus II通过和DSP Builder工具与Matlab/Simulink的相结合，可以方便的实现各种DSP应用系统；支持Altera 的片上可编程系统开发，集系统设计、嵌入式软件开发。可编程逻辑设计于一体，是一个综合性的开发平台。 Quartus II有严格的设计流程，分为设计输入与约束、分析和综合、布局布线、仿真及编程与配置等。本次仿真设计所用到的版本为Quartus II 9.0，其用户界面如下图所示： 1.2 Verilog HDL语言概述: Verilog HDL即Verilog硬件描述语言，它主要应用于数字电路和系统设计、数字电路和系统仿真等，即利用计算机和相关软件对用Verilog HDL等硬件语言建模的复杂数字逻辑电路设计进行仿真验证，再利用综合软件将设计的数字电路自动综合，以得到符合功能需求并且在相应的硬件电路结构上可以映射实现的数字逻辑网表，然后布局布线，根据网表和选定的实现器件工艺特性自动生成具体电路，同时软件生成选定器件的延时模型，经过仿真验证确定无误后写入器件中，最终实现电路设计。Verilog HDL语言不仅定义了语法而且对每个语法结构都定义了清晰的模拟、仿真语义。因此用这种语言编写的模型能够使用Verilog仿真
《单片机原理与接口技术》课程设计报 告 频率计
1功能分析与设计目标 0 2频率计的硬件电路设计 (3) 2.1 控制、计数电路 (3) 2.2 译码显示电路 (5) 3频率计的软件设计与调试 (6) 3.1软件设计介绍 (6) 3.2程序框图 (8) 3.3功能实现具体过程 (8) 3.4测试数据处理，图表及现象描述 (10) 4讨论 (11) 5心得与建议 (12) 6附录（程序及注释） (13)
1 功能分析与设计目标 背景：在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得更为重要。为了实现智能化的计数测频，实现一个宽领域、高精度的频率计,一种有效的方法是将单片机用于频率计的设计当中。用单片机来做控制电路的数字频率计测量频率精度高，测量频率的范围得到很大的提高。 题目要求： 用两种方法检测（△m ,△ T ）要求显示单位时间的脉冲数或一个脉冲的周期。 设计分析： 电子计数式的测频方法主要有以下几种：脉冲数定时测频法（M 法）,脉冲周期测频法（T 法）,脉冲数倍频测频法（AM 法）,脉冲数分频测频法（AT 法）,脉冲平均周期测频法（M/T 法）,多周期同步测频法。下面是几种方案的具体方法介绍。 脉冲数定时测频法（M 法）：此法是记录在确定时间Tc 内待测信号的脉冲个数Mx ,则待测频率为： Fx=Mx/ Tc 脉冲周期测频法（T 法）：此法是在待测信号的一个周期Tx 内,记录标准频率信号变化次数Mo。这种方法测出的频率是： Fx=Mo/Tx 脉冲数倍频测频法（AM 法）：此法是为克服M 法在低频测量时精度不高的缺陷发展起来的。通过A 倍频,把待测信号频率放大A 倍,以提高测量精度。其待测频率为： Fx=Mx/ATo 脉冲数分频测频法（AT 法）：此法是为了提高T 法高频测量时的精度形成的。由于T 法测量时要求待测信号的周期不能太短,所以可通过A 分频使待测信号 的周期扩大A倍，所测频率为： Fx=AMo/Tx 脉冲平均周期测频法（M/T法）:此法是在闸门时间Tc内，同时用两个计数器分别记录
烟台南山学院 数字电子技术课程设计题目脉搏计数电路设计 姓名：___ XXXXXX ___ 所在学院：_工学院电气与电子工程系 所学专业：_ 自动化 班级：___电气工程XXXX 学号：___XXXXXXXXXXXXXX 指导教师：_____ XXXXXXXX ___ 完成时间：____ XXXXXXXXXXXXX
数电课程设计任务书 一、基本情况 学时：40学时学分：1学分适应班级：12电气工程 二、进度安排 本设计共安排1周，合计40学时，具体分配如下： 实习动员及准备工作：2学时 总体方案设计：4学时 查阅资料，讨论设计：24学时 撰写设计报告：8学时 总结：2学时 教师辅导：随时 三、基本要求 1、课程设计的基本要求 数字电子技术课程设计是在学习完数字电子课程之后，按照课程教学要求，对学生进行综合性训练的一个实践教学环节。主要是培养学生综合运用理论知识的能力，分析问题和解决问题的能力，以及根据实际要求进行独立设计的能力。初步掌握数字电子线路的安装、布线、焊接、调试等基本技能；熟练掌握电子电路基本元器件的使用方法，训练、提高读图能力；掌握组装调试方法。其中理论设计包括总体方案选择，具体电路设计，选择元器件及计算参数等，课程设计的最后要求是写出设计总结报告，把设计内容进行全面的总结，若有实践条件，把实践内容上升到理论高度。 2、课程设计的教学要求 数字电子技术课程设计的教学采用相对集中的方式进行，以班为单位全班学生集中到设计室进行。做到实训教学课堂化，严格考勤制度，在实训期间累计旷课达到6节以上，或者迟到、早退累计达到8次以上的学生，该课程考核按不及格处理。在实训期间需要外出查找资料，必须在指定的时间内方可外出。 课程设计的任务相对分散，每3名学生组成一个小组，完成一个课题的设计。小组成员既有分工、又要协作，同一小组的成员之间可以相互探讨、协商，可以互相借鉴或参考别人
数字电路与逻辑设计实验报告实验七计数器的设计 ：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。：
目录 第一章技术指标 整体功能要求 系统结构要求 电气指标 扩展指标 设计条件 第二章整体方案设计 算法设计 整体方框图及原理 第三章单元电路设计 时基电路设计 闸门电路设计 控制电路设计 小数点显示电路设计 整体电路图 整机原件清单 第四章测试与调整 时基电路的调测 显示电路的调测 4-3 计数电路的调测 控制电路的调测 整体指标测试 第五章设计小结 设计任务完成情况 问题及改进 心得体会 第一章技术指标
1.整体功能要求 频率计主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲等周期信号的频率值。其扩展功能可以测量信号的周期和脉冲宽度。 2.系统结构要求 数字频率计的整体结构要求如图所示。图中被测信号为外部信号，送入测量电路进行处理、测量，档位转换用于选择测试的项目------频率、周期或脉宽，若测量频率则进一步选择档位。 3.电气指标 被测信号波形：正弦波、三角波和矩形波。 测量频率范围：分三档： 1Hz~999Hz ~ ~ 测量周期范围：1ms~1s。 测量脉宽范围：1ms~1s。 3.5测量精度：显示3位有效数字（要求分析1Hz、1kHz和999kHz的测量误 差）。 当被测信号的频率超出测量范围时,报警. 4.扩展指标 要求测量频率值时，1Hz~的精度均为+1。 5.设计条件 电源条件：+5V。 可供选择的元器件范围如下表
门电路、阻容件、发光二极管和转换开关等原件自定。 第二章 整体方案设计 算法设计 频率是周期信号每秒钟内所含的周期数值。可根据这一定义采用如图2-1所示的算法。图2-2是根据算法构建的方框图。 被测信号
电路用以计算被测输入信号的周期数），当1s闸门结束时，闸门再次关闭，此时计数器记录的周期个数为1s内被测信号的周期个数，即为被测信号的频率。测量频率的误差与闸门信号的精度直接相关，因此，为保证在1s内被测信号的周期量误差在10 3量级，则要求闸门信号的精度为10 量级。例如，当被测信号为1kHz时，在1s的闸门脉冲期间计数器将计数1000次，由于闸门脉冲精度为10 ，闸门信号的误差不大于，固由此造成的计数误差不会超过1，符合5*10 3的误差要求。进一步分析可知，当被测信号频率增高时，在闸门脉冲精度不变的情况下，计数器误差的绝对值会增大，但是相对误差仍在5*10 3范围内。 整体方框图及原理 输入电路：由于输入的信号可以是正弦波，三角波。而后面的闸门或计数电路要求被测信号为矩形波，所以需要设计一个整形电路则在测量的时候，首先通过整形电路将正弦波或者三角波转化成矩形波。在整形之前由于不清楚被测信号的强弱的情况。所以在通过整形之前通过放大衰减处理。当输入信号电压幅度较大时，通过输入衰减电路将电压幅度降低。当输入信号电压幅度较小时，前级输入衰减为零时若不能驱动后面的整形电路，则调节输入放大的增益，时被测信号得以放大。 频率测量：测量频率的原理框图如图2-3.测量频率共有3个档位。被测信号经整形后变为脉冲信号（矩形波或者方波），送入闸门电路，等待时基信号的到来。时基信号由RC振荡电路构成一个较稳定的多谐振荡器，经4093整形分频后，产生一个标准的时基信号，作为闸门开通的基准时间。被测信号通过闸门，作为计数器的时钟信号，计数器即开始记录时钟的个数，这样就达到了测量频率的目的。 周期测量：测量周期的原理框图2-4.测量周期的方法与测量频率的方法相反，即将被测信号经整形、二分频电路后转变为方波信号。方波信号中的脉冲宽度恰好为被测信号的1个周期。将方波的脉宽作为闸门导通的时间，在闸门导通的时间里，计数器记录标准时基信号通过闸门的重复周期个数。计数器累计的结果可以换算出被测信号的周期。用时间Tx来表示：Tx=NTs 式中：Tx为被测信号的周期；N为计数器脉冲计数值；Ts为时基信号周期。
24进制计数器设计报告 单时钟同步24进制计数器课程设计报告1.设计任务1.1设计目的1.了解计数器的组成及工作原理。 2.进一步掌握计数器的设计方法和计数器相互级联的方法。 3.进一步掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。 4.进一步掌握数字系统的制作和布线方法。 5.熟悉集成电路的引脚安排。 1.2设计指标1.以24为一个周期，且具有自动清零功能。 2.能显示当前计数状态。 1.3设计要求1.画出总体设计框图，以说明计数器由哪些相对独立的功能模块组成，标出各个模块之间互相联系，时钟信号传输路径、方向。 并以文字对原理作辅助说明。 2.设计各个功能模块的电路图，加上原理说明。 3.选择合适的元器件，利用multisim仿真软件验证、调试各个功能模块的电路，在接线验证时设计、选择合适的输入信号和输出方式，在确定电路充分正确性同时，输入信号和输出方式要便于电路的测试和故障排除。 4.在验证各个功能模块基础上，对整个电路的元器件和布线进行合理布局。 5.打印PCB板，腐蚀，钻孔，插元器件，焊接再就对整个计数器电路进行调试。
2.设计思路与总体框图.计数器由计数器、译码器、显示器三部分电路组成，再由555定时器组成的多谐振荡器来产生方波，充当计数脉冲来作为计数器的时钟信号，计数结果通过译码器显示。 图1所示为计数器的一般结构框图。 十位数码显示管译码驱动异步清零计数器计数脉冲(由555电路产生)个位位数码示像管译码驱动异步清零计数器强制清零▲图1计数器结构框图3.系统硬件电路的设计3.1555多谐荡电路555多谐振荡电路由NE555P芯片、电阻和电容组成。 由NE555P的3脚输出方波。 ▲图2555电路3.2计数器电路集成计数芯片一般都设置有清零输入端和置数输入端，而且无论是清零还是置数都有同步和异步之分。 有的集成计数器采用同步方式，即当CP触发沿到来时才能完成清零或置数任务；有的集成计数器则采用异步方式，即通过触发器的异步输入端来直接实现清零或置数，与CP信号无关。 本设计采用异步清零。 由2片十进制同步加法计数器74LS160（图2-1-1）、一片与非门74LS00（图2-1-2）和相应的电阻、开关。 由外加送来的计数脉冲（由555电路产生）送入两个计数器的CLK端，电路在计数脉冲的作用下按二进制自然序依次递增1，当个位计数到9时，输出进位信号给十位充当使能信号进位。
湖南工业大学 课程设计 资料袋 理学学院（系、部）2012 ~ 2013 学年第 1 学期 课程名称单片机应用系统指导教师周玉职称副教授学生姓名张思远专业班级电子科学102 学号10411400223 题目对外部脉冲计数系统的设计 成绩起止日期2013 年01 月06 日～2013 年01 月10 日 目录清单
湖南工业大学 课程设计任务书 2012 —2013 学年第1 学期 理学院学院（系、部）电子科学专业102 班级 课程名称：单片机应用系统 设计题目：对外部脉冲计数系统的设计 完成期限：自2013 年01 月06 日至2013 年01 月10 日共 1 周
指导教师（签字）：年月日系（教研室）主任（签字）：年月日
附件三 （单片机应用系统） 设计说明书 （题目） 对外部脉冲计数系统的设计 起止日期：2013 年01 月06 日至2013 年01 月10 日 学生姓名张思远 班级电子科学102 学号10411400223 成绩 指导教师(签字) 电气与信息工程学院 2012年12 月10 日
一、设计任务： 1．1 外部脉冲自动计数，自动显示。 1．1．1设计一个255计数器：0－255计数，计满后自动清0，重 新计数（在数码管中显示）。 1．1．2设计一个50000计数器：0－50000计数，计满后自动清0， 重新计数（在数码管中显示）。 注：要求首先采用PROTEUS完成单片机最小系统的硬件电路 设计及仿真；程序仿真测试通过后，再下载到单片机实训 板上执行。 二、硬件设计介绍： ※STC89C52单片机； ※6位共阴或者共阴极数码管； ※外部晶振电路； ※ISP下载接口（In system program,在系统编程）； ※DC+5V电源试配器（选配）； ※ISP下载线（选配） ※6个PNP（NPN）三极管 ※12个碳膜电阻 三、硬件设计思路 方案一：五个1位7段数码管，无译码器 方案二：五个1位7段数码管，译码器 方案三：1个6位7段数码管，译码器 方案四：1个6位7段数码管，无译码器 考虑实际中外围设备、资金、单片机资源利用率、节省端口数量，可实行性以及连接方便等问题，采用6为数码管（共阳或者共阴极）由于实际中没买到6位的，采用2个三位数码管并接组合一个6位数码管形式；由于实际P口驱动能力有限，故采用6位三极管增大驱动能力，已便足以使得6位数码管亮度明显正常工作，增加6个电阻限流保护数码管不被烧坏。让数码管a-g7段分别接P1.6—P1.0，6位位选分别接P2.5—P2.0。 方法一：共阴极数码管 硬件图1.0所示：通过npn管放大后，段选高电平有效，位选低电平有效
目录 1 技术要求及系统结构 (1) 1.1技术要求 (1) 1.2系统结构 (1) 2设计方案及工作原理 (2) 2.1 算法设计 (2) 2.2 工作原理 (3) 3组成电路设计及其原理 (6) 3.1时基电路设计及其工作原理 (6) 3.2闸门电路设计 (7) 3.3控制电路设计 (8) 3.4小数点控制电路 (9) 3.5整体电路 (10) 3.6 元件清单 (10) 4设计总结 (11) 参考文献 (11) 附录1 (12) 附录2 (17)
摘要 简易数字频率计是一种用四位十进制数字显示被测信号频率（1Hz—100KHz）的数字测量仪器.它的基本功能是测量正弦波，方波，三角波信号，有四个档位（×1，×10，×100，×1000），并能使用数码管显示被测信号数据，本课程设计讲述了数字频率计的工作原理以及其各个组成部分，记述了在整个设计过程中对各个部分的设计思路、对各部分电路设计方案的选择、元器件的筛选、以及在设计过程中的分析，以确保设计出的频率计成功测量被测信号。 关键词：简易数字频率计十进制信号频率数码管工作原理 1技术要求及结构 本设计可以采用中、小规模集成芯片设计制作一个具有下列功能的数字频率测量仪。 1.1技术要求 ⑴要求测量频率范围1Hz－100KHz，量程分为4档，即×1、×10、×100、×1000。 ⑵要求被测量信号可以是正弦波、三角波和方波。 ⑶要求测试结果用数码管表示出来，显示方式为4位十进制。 1.2 系统结构 数字频率计的整体结构要求如图1-1所示。图中被测信号为外部信号，送入测量电路进行处理、测量，档位转换用于选择测试的项目------频率、周期或脉宽，若测量频率则进一步选择档位。 图1-1 数字频率计系统结构框图 2 设计方案及工作原理 2.1 算法设计
计控学院 College of computer and control engineering Qiqihar university 电气工程课程设计报告题目：基于单片机的光电计数器 系别电气工程系 专业班级电气123班 学生姓名宋恺 学号2012024073 指导教师李艳东 提交日期 2015年6月 24日 成绩
电气工程课程设计报告 摘要 光电计数器是利用光电元件制成的自动计数装置。其工作原理是从光源发出的一束平行光照射在光电元件(如光电管、光敏电阻等)上，每当这束光被遮挡一次时，光电元件的工作状态就改变一次，通过放大器可使计数器记下被遮挡的次数。光电计数器的应用范围非常广泛，常用于记录成品数量，例如绕线机线圈匝数的检测、点钞机纸币张数的检测、复印机纸张数量的检测，或展览会参观者人数。 光电计数器与机械计数器相比，具有可靠性高、体积小、技术频率高、能和计算机链接实现自动控制等优点。本文即介绍基于MCS-51单片机的光电技术器。 关键词：单片机；光电计数器；数码显示；自动报警
齐齐哈尔大学计控学院电气工程系课程设计报告 目录 1 设计目的及意义 (1) 2 设计内容 (1) 2.1 系统整体设计 (1) 2.1.1 实验方案 (1) 2.1.2 光电计数器结构框图 (2) 图1 光电计数器结构框图 (2) 2.2系统硬件设计 (2) 2.2.1稳压直流电源电路 (2) 2.2.2发射接收电路 (3) 2.2.3显示电路 (3) 2.2.4报警电路 (4) 2.2.5硬件系统 (4) 2.3系统软件设计 (6) 3 结论7 4 参考文献 (8)
实验名称：100进制同步计数器设计 专业班级：姓名：学号：实验日期： 一、实验目的： 1、掌握计数器的原理及设计方法； 2、设计一个0~100的计数器； 3、利用实验二的七段数码管电路进行显示； 二、实验要求： 1、用VHDL 语言进行描写； 2、有计数显示输出； 3、有清零端和计数使能端； 三、实验结果： 1. VHDL程序 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; PACKAGE my_pkg IS Component nd2 -- 或门 PORT (a,b: IN STD_LOGIC; c: OUT STD_LOGIC); END Component; Component led_decoder PORT (din:in std_logic_vector(3 downto 0 ); --四位二进制码输入 seg:out std_logic_vector(6 downto 0) ); --输出LED七段码 END Component; 1
Component CNT60 --2位BCD码60进制计数器 PORT ( CR:IN STD_LOGIC; EN:IN STD_LOGIC; CLK:IN STD_LOGIC; OUTLOW:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); OUTHIGH:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) ); END Component; Component CNT100 --带使能和清零信号的100进制计数器PORT ( CLK:IN STD_LOGIC; EN:IN STD_LOGIC; CLR:IN STD_LOGIC; OUTLOW:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); OUTHIGH:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) ); END Component; Component freq_div --50MHZ时钟分频出1Hz PORT ( clkinput : IN STD_LOGIC; output : OUT STD_LOGIC ); END Component;
课程设计报告 课程名称：单片机课程设计 题目：基于单片机的频率计数器设计 学院：环境与化学工程系：过程装备与测控工程 专业： 班级： 学号： 学生姓名： 起讫日期： 指导教师：
摘要 数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。它是一种用十进制数字，显示被测信号频率的数字测量仪器。它的基本功能是测量正弦信号，方波信号以及其他各种单位时间内变化的物理量。本课程设计主要设计一个简易的频率计，来实现信号在0-9999HZ范围内周期变化的方波频率的测定。 该文主要介绍了基于STC89C52 单片机频率计的设计方案和实现方法，该系统主要由硬件和软件两部分组成，其中重点给出了具体硬件电路图和软件流程图以及具体工作原理。硬件部分通过洞洞板的布线设计帮助，可以确保焊接时尽量少的飞线和出错。软件通过keil μvision编译及调试，其中在P1.7口编入了一个5500HZ的方波，用以仿真调试该频率计的软硬件功能是否能够实现输出频率的功能。另外，本设计多增加了一个按键功能，通过一个按键来控制定时计数器的开始和关闭。该频率计还带有3*3的矩阵键盘，可以作为扩展应用区，通过编程实现。本设计中用的是LED共阴数码管，输出频率时采用的事动态显示的方法。 关键词：频率计；单片机；动态显示
目录 一、频率计数器的设计任务和要求 (1) 1.1 频率计数器的设计任务 (1) 1.2 设计要求及发挥部分 (1) 二、方案的总体设计 (1) 2.1 方案的设计 (1) 2.2 方案的整体框图 (2) 2.3 方案的说明 (2) 三、硬件设计 (2) 3.1 单片机的最小系统 (2) 3.1.1 上电复位电路 (2) 3.1.2 晶振电路 (3) 3.2 LED数码管显示电路 (3) 3.3 整体电路 (4) 四、软件设计 (4) 4.1 程序流程图 (5) 4.2 初始化子函数 (5) 4.3 延时子函数 (5) 4.4 中断子函数 (5) 五、系统的调试和说明 (6) 5.1 C程序的说明 (6) 5.2 C程序编译的结果 (6) 5.3 实物图 (7) 六、设计总结与心得体会 (8) 6.1设计总结 (8) 6.2 设计心得 (9) 七、参考文献 (9) 附录 (10)
西安电子科技大学 长安学院课程设计实验报告 姓名： 学号： 指导老师：
自动计数器课程设计 摘要：自动计数器在日常生活中屡见不鲜，它是根据不同的情况设定的，能够通过技术功能实现一些相应的程序，如通过自动计数器来实现自动打开和关闭各种电器设备的电源。广泛用于路灯，广告灯，电饭煲等领域。 自动计数器给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了自动计数器的功能。诸如自动定时报警器、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动启闭电路，定时开关烤箱、甚至各种定时电器的自动启用等，所有这些，都是以自动计数器为基础的。由于它的功能强劲，用途广泛，方便利用，所以在这个电子科技发展的时代，它是一个很好的电子产品。如在洗衣机的定时控制以及路灯等一些人们不能再现场控制的操控。都可以利用自动计数器来完成这样的功用。可见此系统所能带来的方便和经济效益是相当远大的。因此，研究自动计数器及扩大其应用，有着非常现实的意义。 本次课设设计是检验理论学习水平、实践动手能力及理论结合实际的能力，要求具有一定的分析处理问题能力和自学能力的一个比较重要得实践课程。通过这样的过程，使我们的论文及实践水平有一次较为全面的检查，同时也使我们硬件方面的能力有所提高，对以后的学习有这非常重要的意义。 关键词：电器设备；自动计数器；电源 指导老师签名：
1. 设计任务及方案 1.1设计任务 设计并制作一个自动计数器，NE555构成时钟信号发生器，CD4518为二，十进制加计数器，CD4543为译码驱动器，调节R17课调节555的震荡频率，C1为充放电电容，电容越大，充点时间越长，振荡频率越低。 介绍了一种新型的自动计数器设计方法，以NE555构成计数脉冲信号发生器，CD4518为二/十进制加法计数器，CD4543为译码驱动器，与按键、数码管等较少的辅助硬件电路相结合，实现对LED数码管进行控制。本系统具有体积小、硬件少、电路结构简单及容易操作等优点。 本计数器可将机械或人工计数方式变为电子计数，并且采用ＬＥＤ数码显示，简单直观，可适用于诸多行业，以满足现代生产、生活等方面的需求。随着生产技术的不断改善和提高，在现代化生产的许多场合都可以看到计数器的使用。本计数器具有低廉的造价以及控制简单等特点。通过对计数脉冲的转换可使本计数器应用更为广泛。 2.电路原理 2.1 元器件的设计与参数 本小组设计的电路原理图所涉及的元器件有：电压为+5V的直流稳压电源；最大电阻为100K的滑动变阻器R17一个；有极性电容C1一个；无极性电容C2和C3; 开关SW一个；电阻R1~~R16总共16个；芯片有：NE555,CD4518,CD4543;以及共阴极7段数码显示器两个。
目录 1 设计任务和性能指标 (1) 1.1 设计任务 (1) 1.2 性能指标 (1) 2 设计方案 (1) 2.1 需求分析 (1) 2.2 方案论证 (1) 3 系统硬件设计 (2) 3.1 总体框图设计 (2) 3.2 单片机选型 (2) 3.3 单片机附属电路设计 (3) 3.4 LCD液晶显示 (4) 4 系统软件设计 (5) 4.1 设计思路 (5) 4.2 总体流程图 (5) 4.3 子程序设计 (5) 4.4 总程序清单 (6) 5 仿真与调试 (6) 5.1 调试步骤 (6) 5.2 仿真结果及性能分析 (8) 6 总结 (8) 参考文献 (8) 附录1 系统硬件电路图 (10) 附录2 程序清单 (11)
1 设计任务和性能指标 1.1 设计任务 电子计算器设计 1、能实现4位整数的加减法和2位整数的乘法； 2、结果通过5个LED数码管显示（4位整数加法会有进位）或通过液晶显示屏显示。 1.2 性能指标 1．用数字键盘输入4位整数，通过LED数码显示管或液晶显示屏显示。 2.完成四位数的加减法应算。当四位数想加时产生的进位时，显示进位。 3.显示2位，并进行2位整数的乘法。 4.设计4*4矩阵键盘输入线的连接。 2 设计方案 2.1 需求分析 我们日常生活的开支，大额数字或是多倍小数的计算都需要计算器的帮助，处理数字的开方、正余弦都离不开计算器。虽然现在的计算器价格比较低廉，但是功能过于简单的不能满足个人需求，功能多的价格较贵，操作不便不说，很多功能根本用不到。所以，我们想到可不可以用自己所学为自己设计开发一个属于自己的简单计算器来完成日常生活的需求。 2.2 方案论证 使用单片机为ATMEL公司生产AT89C51，AT89C51提供以下标准功能：4K字节FLASH 闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个向量两级中断结构，一个全双工串行通讯口，内置一个精密比较器，片内振荡器及时钟电路，同时AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的工作模式，空闲方式停止CPU 的工作，但允许RAM，定时计数器，串行通信及中断系统继续工作。 显示用LCD液晶显示屏，减少线路连接。 用C言编写程序，易进行调试修改。 采用4*4矩阵键盘作为输入。