電子技術基礎實驗課程設計-用74LS161設計六十進制計數器

2024年3月29日發(作者：安然納米汗蒸房)

電子技術基礎實驗

課程設計

用74LS161設計六十進制計數器

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學號：

電氣工程學院

電自1418

用74LS161設計六十進制計數器

摘要

計數器是一個用以實現計數功能的時序部件，它不僅可用來及脈沖數，還常用作數子

系統的定時、分頻和執行數字運算以及其它特定的邏輯功能。目前，無論是TTL還是CMOS

集成電路，都有品種較齊全的中規模集成計數器。使用者只要借助于器件手冊提供的功能

和工作波形圖以及引出端的排列，就能正確運用這些器件。計數器在現代社會中用途中十

分廣泛，在工業生產、各種和記數有關電子產品。如定時器，報警器、時鐘電路中都有廣

泛用途。在配合各種顯示器件的情況下實現實時監控，擴展更多功能。

利用兩片74LS161分別作為六十進制計數器的高位和低位，分別與數碼管連接。把其

中的一個通過一個與門器件構成一個十進制計數器，另一個芯片構成六進制計數器。十進

制計數器（個位）和六進制計數器（十位）均采用反饋清零法利用兩個74LS161構成。當

個位計數器從1001計數到0000時，十位計數器要計數一次，可通過兩芯片之間級聯實現。

使用200HZ時鐘信號作為計數器的時鐘脈沖。根據設計基理可知，計數器初值為00，按遞

增方式計數，增到59時，再自動返回到00。

關鍵字：60進制，計數器，74LS161，級聯

目 錄

第1章 概述····························································1

1.1 計數器設計目的··················································1

1.2 計數器設計組成··················································1

第2章 六十進制計數器設計描述··········································2

2.1 74LS161的功能··················································2

2.2 方案框架························································3

第3章 六十進制計數器的設計與仿真·······································4

3.1 基本電路分析設計················································4

3.2 計數器電路的仿真················································6

第4章 總結····························································8

第1章 概述

計數器是一個用以實現計數功能的時序部件，它不僅可用來及脈沖數，還常用作數子

系統的定時、分頻和執行數字運算以及其它特定的邏輯功能。

計數器種類很多。按構成計數器中的各觸發器是否使用一個時鐘脈沖源來分，有同步

計數器和異步計數器。根據計數制的不同，分為二進制計數器、十進制計數器和任意進制

計數器。根據計數器的增減趨勢，又分為加法、減法和可逆計數器。還有可預制數和可變

程序功能計數器等等。目前，無論是TTL還是CMOS集成電路，都有品種較齊全的中規模

集成計數器。使用者只要借助于器件手冊提供的功能和工作波形圖以及引出端的排列，就

能正確運用這些器件。

計數器在現代社會中用途中十分廣泛，在工業生產、各種和記數有關電子產品。如定

時器，報警器、時鐘電路中都有廣泛用途。在配合各種顯示器件的情況下實現實時監控，

擴展更多功能。

1.1 計數器設計目的

(1)每隔1s，計數器增1；能以數字形式顯示時間。

(2)熟練掌握計數器的各個部分的結構。

(3)計數器間的級聯。

(4)不同芯片也可實現六十進制。

1.2 計數器設計組成

(1)用兩個74ls161芯片和門電路元件實現。

(2)當定時器遞增到59時，定時器會自動返回到00顯示，然后繼續計時。

(3)本設計主要設備是兩個74LS161同步十六進制計數器，并且由200HZ、5V電源供

電。

(4)兩個芯片間的級聯。

1

第2章 六十進制計數器設計描述

2.1 74LS161的功能

74LS161為4位二進制同步加法計數器。圖2-1是它的管腳排列圖，其中

CR

是異步清

零端，

LD

是預置數控制端，D

3

D

2

D

1

D

0

是預置數輸入端，CT

t

和CT

p

是計數使能端，CO是進

位輸出端（CO=Q

3

Q

0

）。

圖2-1 74LS161的管腳排列圖

表2-1是74LS161的功能表，由表可知，74LS161具有以下功能：

表2-1 74LS161的功能表

輸入

CR

LD

CT

t

CT

p

輸出

D

3

D

2

D

1

D

0

× × × ×

D

3

D

2

D

1

D

0

× × × ×

× × × ×

× × × ×

Q

3

Q

2

Q

l

Q

0

0 0 0 0

D

3

D

2

D

1

D

0

保持

保持

計數

CP

×

↑

×

×

↑

0

1

1

1

1

×

0

1

1

1

× ×

× ×

0 ×

× 0

1 1

（1）異步清零。當

CR

＝0時，不管其他輸入端的狀態如何，不論有無時鐘脈沖CP，

計數器輸出將被直接置零（Q

3

Q

2

Q

l

Q

0

＝0000），稱為異步清零。

（2）同步預置數。當

CR

＝1、

LD

＝0時，且在輸入時鐘脈沖CP上升沿的作用下，

輸入端的數據D

3

D

2

D

1

D

0

被置入計數器的輸出端，即Q

3

Q

2

Q

l

Q

0

＝D

3

D

2

D

1

D

0

。由于這個操作要與

CP上升沿同步，所以稱為同步預置數。

（3）保持。當

CR

＝

LD

＝1，且CT

t

CT

p

＝0時，不論有無CP脈沖作用，計數器都將保

持原有的狀態不變。

2

（4）計數。當

CR

＝

LD

＝CT

t

＝CT

p

＝1時，在CP端輸入計數脈沖，74161處于計數狀

態，其狀態表與表1 相同。

2.2方案框架

六十進制計數器個位和十位的實現：利用兩片74LS161分別作為六十進制計數器的

高位和低位，分別與數碼管連接。把其中的一個通過一個與門器件構成一個十進制計數器，

另一個芯片構成六進制計數器。十進制計數器（個位）和六進制計數器（十位）均采用反

饋清零法利用兩個74LS161構成。在計數過程中，不管74LS161輸出處于哪一狀態，只要

異步清零輸入端

CR

出現低電平，74LS161的輸入端立即返回到0000狀態。清零信號消失

后，74LS161又從0000狀態開始重新計數。這種方法即為反饋清零法。

計數器十位的計數要求:當個位計數器從1001計數到0000時，十位計數器要計數一

次，可通過兩芯片之間級聯實現。

使用200HZ時鐘信號作為計數器的時鐘脈沖。根據設計基理可知，計數器初值為00，

按遞增方式計數，增到59時，再自動返回到00。圖2-2為60進制計數器的總體框圖。

圖2-2 系統總體框圖

3

第3章 六十進制計數器的設計與仿真

3.1基本電路分析設計

（1）十進制計數器（個位）電路：計數器應從0000狀態開始計數，當第十個CP脈

沖出現時，即1010狀態出現時應立即返回到0000狀態。需要說明的是，電路是在進入1010

狀態后立即被置成0000狀態。如圖3-1所示電路，Q

3

、Q

l

作為反饋信號接到與非門的輸入

端，與非門的輸出端與74LS161的清零端

CR

相連。

圖3-1 十進制計數器（個位）

（2）六進制計數器（十位）電路：計數器應從0000狀態開始計數，當第六個CP脈

沖出現時，即0110狀態出現時應立即返回到0000狀態。需要說明的是，電路是在進入0110

狀態后立即被置成0000狀態。如圖3-2所示電路，Q

3

、Q

2

作為反饋信號接到與非門的輸入

端，與非門的輸出端與74LS161的清零端

CR

相連。

圖3-2 六進制計數器（十位）

（3）來自個位的進位電路：十進制計數器（個位）的輸出端Q

1

、Q

2

接到與門的輸入端，

與門的輸出端與六進制計數器（十位）相連。當十進制計數器（個位）計數到1001狀態

時，六進制計數器（十位）ET端接收到1信號，此時六進制計數器（十位）處于保持狀態，

4

當下一個CP脈沖信號到來時，計數器（個位）和計數器（十位）同時處于計數狀態，緊

接著計數器十位ET端接收到0信號，繼而保持新的狀態。來自個位的進位電路如圖3-3

所示。

圖3-3 來自個位的進位電路

（4）時鐘脈沖電路

圖3-4 時鐘脈沖電路

（5）選定儀器列表

表3-1 儀器列表

儀器名稱

同步十六進制

計數器

與非門

與門

共陰極顯示器

電壓源

時鐘脈沖

（6）譯碼顯示電路

型號

74LS161N

7400N

7408J

DCD-HEX

Vcc +5v

+5V 200Hz

數量

2片

2個

用途

級聯構成60進制

計數器

輔助設計構成其

他計數器

輔助設計構成個

位進位電路

顯示數字計數

提供電壓

提供時鐘脈沖電

壓

1個

2只

1個

1個

5

圖3-5 譯碼顯示電路

綜上所述，可設計六十進制計數器電路如圖3-6所示。

圖3-6 六十進制計數器

3.2 計數器電路的仿真

進入Multisim12.0界面，選擇放置元件，按照電路圖進行線路連接，同時標明所需

參數值，確認電路無誤后，即可單擊仿真按鈕，實現對電路的仿真工作。觀察結果看是否

與理論分析的預測結果相同。如圖3-7所示為該六十進制計數器的仿真圖。

6

圖3-7 六十進制計數器電路仿真圖

7

第4章 總結

在設計過程中我查閱了大量的資料，了解了許多關于計數器設計方面的問題，進一步

理解了各種元器件的使用方法。這次課程設計讓我學到了很多，不僅掌握了簡單的電子電

路的設計與制作，也掌握了畢業設計寫作的方法和格式。在制作電路時，我深深體會到連

接電路時一定要認真仔細，每一步驟都要認真分析。本次課程設計也反映出很多問題，比

如競爭—冒險現象是很常見的，并且消除此現象并不是很容易，尤其是對結構復雜的電路

而言，往往消除了一處競爭—冒險現象，又產生了另一處，此問題需要我以后多加注意。

本設計原理簡單，結構清晰，較為容易仿真成功。從本次課程設計中使我獲益匪淺，

在實驗過程中要用心面對每一個問題，通過不斷的努力去解決這些問題.在解決設計問題

的同時自己也在其中有所收獲。首先使我對數電這門課程有了更深的體會，通過對60進

制計數器的設計使我將以前所學的理論知識運用到實際中去，使用Multisim軟件進行仿

真，使我找到了很多以前沒有完全理解的知識，通過再次查找資料，我又學會了很多。通

過這次設計我深刻感到自己的知識十分有限，在以后的課程學習中一定要認真學習理論知

識，充實自己。

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參考文獻

[1]王義軍 數字電子技術基礎 北京：中國電力出版社 2014.8

[2]劉曉峰 電子技術基礎實驗指導書 北京：高等教育出版社，2012.8

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