目录。一、设计目的。
二、内容及要求。
三、设计思想。
四、单元电路的设计、参数计算、器件选择及介绍………
一）、 电源部分。
二）、 单脉冲产生部分。
三）、译码驱动显示部分。
四）、控制部分及循环加减计数部分。
五、总体电路设计图、工作原理及元器件清单………
六、 硬件电路安装、调试测试结果，出现的问题、原因及解决方法。
七、 总结设计电路的特点和方案的优缺点。
八、 收获、体会。
九、参考文献。
设计题目：自动循环计数器。
一、设计目的：
1.熟练掌握计数器的应用。
2.加深对加减循环计数和显示电路的理解。
二、内容及要求：
1. 用集成计数器实行3～9自动循环计数。
2. 电路能实现3～9加法和3～9减法循环计数。
3. 输出用数码显示。
根据功能要求构建总体设计思想，比较和选定设计的系统方案，确定整个电路的组成以及各单元电路完成的功能，画出系统框图。
三、设计思想：
根据功能要求构建总体设计思想，按照题目要求，系统可以划分为以下各单元部分；基本思想如下：
1、电源部分，由它向整个系统提供+5v电源。
2、单脉冲产生部分：功能是由它产生单个脉冲，为循环计数部分提供计数脉冲。
3、译码驱动显示部分：计数输出结果送至译码驱动显示部分。
4、控制部分：实现加或减循环计数功能由控制部分完成。
5、计数部分：完成bcd码3~9的可逆加或减循环计数。
系统方框图如图1所示。
图1 3~9加/减可逆自动循环计数器系统方框图。
四、单元电路的设计、参数计算、器件选择及介绍：
（一）、 电源部分。
直流稳压电源主要由变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路组成。
1、方案论证。
方案一：采用稳压二极管稳压，主要优点是简单；缺点是稳压二极管的稳压值离散性较大，限流电阻的阻值和功率计算比较繁琐。
方案二：采用三端集成稳压器，三端集成稳压器系列齐全，稳压效果好，性能可靠，使用也非常方便。
确定方案：比较方案一和方案二，决定采用方案二。
2、元器件型号的选择及参数计算：
整个系统ic均由74系列的相关芯片组成，故系统只需单一+5v电源。
三端集成稳压器：选用l7805cv；变压器：经过全波整流后7805的输入电压约为u2×1.
2；由于7805的输入电压范围是7v-15v，采用220v/9v(3w)小型变压器，则7805的输入电压范围是9×1.2≈11v，满足7805输入电压的要求。整流桥：
选择2w10/2a桥； c1、c2、c3、c4为滤波电容，c1、c2 采用电解电容，c1= 1000μf/16v，c2= 1000μf/10v，c3、c4为高频滤波电容，c3=0.33μf ，c4=0.1μf。
3、电源部分原理图，见图2。
图2 电源部分原理图。
二）、 单脉冲产生部分。
1、方案论证。
产生单脉冲的方法有很多，如用集成555定时器、ttl集成单稳态触发器74ls121。
ls221都是不可重复触发的单稳态触发器。属于可重复触发的触发器有lsls123等。
有些集成单稳态触发器上还设有复位端（例如等）。通过复位端加入低电平信号能立即终止暂稳态过程，使输出端返回低电平。
方案一：用集成555定时器产生单脉冲，见图3—(a)。ab）c)
图3 单脉冲产生电路。
方案二：用ttl集成单稳态触发器74ls121，，见图3—(b)。
方案三：用74ls00四—2输入与非门与手动开关，见图3—(b)
用74ls00中的两个与非门构成基本rs触发器，手动开关反复波动一次，则触发器输出端将产生一个计数脉冲。
确定方案：由于系统中其它部分用到一个与非门，在74ls00中还剩下3个与非门没有使用，则刚好用其中的两个与非门构成基本rs触发器。如果采用方案一或方案二，还要另外增加器件。
所以计数脉冲产生部分采用方案三。
2、元器件型号的选择及参数计算：
与非门74ls00，r1=r2=1k，手动开关s1选用微型按钮开关。
三）、译码驱动显示部分。
1、方案论证。
方案一：采用74ls47 ttl bcd—7段高有效译码/驱动器，数码管需选用共阳极数码管。
方案二：74ls48 ttl bcd—7段译码器/内部上拉输出驱动。采用74ls48不需要外接上拉电阻。
确定方案：故采用74ls48。由于74ls48输出是高有效，所以显示数码管选用lts547r共阴极数码管。
2、元器件型号的选择及参数计算：
数码管lts547r，译码/驱动器74ls48；限流电阻的计算，数码管压降一般为1.8~2.2v，工作电流10~20ma，经试验，静态显示时10 ma亮度相当可观，所以限流电阻r1~r7=(5v-2v)/10ma=300ω,功率为0.
012×300=0.03w,故电阻选用r1~r7=300ω（1/16w）。
3、译码驱动、显示电路的设计。
74ls48的引脚见图4，74ls48的功能表如表1所示，其中，d c b a为8421bcd码输入端，a—g为 7段译码输出端。
图4 74ls48引脚图。
表1 74ls48引脚功能表—七段译码驱动器功能表。
灯测试输入使能端。当lt＝0时，译码器各段输出均为高电平，显示器各段亮，因此，lt＝0可用来检查74ls48和显示器的好坏。
动态灭零输入使能端。在lt＝1的前提下，当/rbi＝0且输入bdca＝000时，译码器各段输出全为低电平，显示器各段全灭，而当输人数据为非零数码时，译码器和显示器正常译码和显示。利用此功能可以实现对无意义位的零进行消隐。
静态灭零输入使能端。只要bi＝0，不论输入bdca为何种电平，译码器4段输出全为低电平，显示器灭灯(此时/bi／rbo为输入使能)。
动态灭零输出端。在不使用功能时，bi／rbo为输出使能。该端主要用于多个译码器级联时，实现对无意义的零进行消隐。
实现整数位的零消隐是将高位的rbo接到相邻低位的rbi，实现小数位的零消隐是将低位的rbo接到相邻高位的 rbi。
数码管显示原理见图5。
图5 数码管显示原理。
4、译码驱动、显示电路原理图见图6
图6 译码驱动、显示原理图。
四）、控制部分及循环加减计数部分。
1、方案论证。
方案一：74ls191 ttl为4位二进制同步加/减计数器。
方案二：74ls190 ttl bcd同步加/减计数器。
方案三：74ls192 ttl 可预置bcd双时钟可逆计数器。
方案四：74193 ttl 可预置四位二进制双时钟可逆计数器。
确定方案：经过比较，结合系统要求，决定采用方案二。
2、控制部分及循环加减计数部分的设计。
集成十进制同步加／减计数器ct74ls190，逻辑功能示意图见图7。
图7 逻辑功能示意图见。
2）190功能表见表2
表2 74ls190功能表。
主要逻辑功能。
74ls138 ttl 三——8线译码器。
逻辑图见图8，外引线见图9，功能表见表3
图8 逻辑图图9 外引线图。
表3 138功能表。
控制部分及循环加减计数部分的电路原理图如图10所示。
图10 控制部分及循环加减计数部分的电路原理图。
状态图如图11所示。
图11 加减法状态图。
五、 总体电路设计图、工作原理及元器件清单。
～9可逆自动循环加或减计数器总体电路如图12所示。
2、工作原理。
由单脉冲产生单元产生的计数脉冲送至74ls190的cp端，做加法时，190的d/端需接地，通过手动开关s2实现。加法计数当加过9时，在cc/cr端将发出一个进位正脉冲，9再加1按照题目要求应该变成3；做减法时按照题目要求3减1应该变成9，在此利用74ls298双4位2选一数据选择器将预置数据3（0011）或9（1001）选择一个数据送给190的预置数据端dcba，实现的方法是，将加9后产生的正脉冲反相后与减法时减到2由138译码得到的负脉冲进行或运算送至298的clk端，clk将预置的无论加或减的预置数0011或1001数据送至190的与之数据端，298的ws端为数据选则端，即ws=1选0011加法预置数，ws=0选1001减法预置数。
3、元器件清单见表4
表4 元器件清单表。
六、 硬件电路安装、调试测试结果，出现的问题、原因及解决方法。
在安装调试过程中，遇到了一定的问题，具体如下：
1、电源部分焊接完毕后，用万用表测量输出电压只有3.9v，工作不正常，仔细检查发现滤波电容c1、c2在焊接时由于疏漏，负极端忘记与7805的地端相连，怀疑可能由此引起，焊接后，电源工作正常了，输出电压5.02v，很理想。
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