四位二进制同步加法计数器(缺0011 0100 0101 0110)综述
成绩评定表
课程设计任务书
摘要
本次课设题目为四位二进制加法计数器（缺0011 0100 0101 0110）。
首先在QuartusII8.1中建立名为count16的工程，用四位二进制加法计数器的VHDL语言实现了四位二进制加法计数器的仿真波形图，同时进行相关操作，锁定了所需管脚，将其下载到实验箱。
然后，在Multisim软件中，通过选用四个时钟脉冲下降沿触发的JK触发器和同步电路，画出其时序图，卡诺图，建立相关方程，做出相关计算，完成四位二进制加法计数器（缺0011 0100 0101 0110）的驱动方程。在Multisim软件里画出了四位二进制加法计数器的逻辑电路图。经过运行，分析由红绿灯的亮灭顺序及状态，和逻辑分析仪里出现波形图。说明四位二进制加法计数器顺利完成。
关键词：计数器；VHDL语言；仿真；触发器。
目录
一、课程设计目的 (1)
二、设计框图 (1)
三、实现过程 (2)
1、QUARTUS II实现过程 (2)
1.1建立工程 (2)
1.2编译程序 (7)
1.3波形仿真 (10)
1.4 仿真结果分析 (14)
1.5引脚锁定与下载 (14)
2、MULTISIM实现过程 (16)
2.1求驱动方程 (16)
2.2画逻辑电路图 (19)
2.3逻辑分析仪的仿真 (20)
2.4结果分析 (21)
2.5自启动判断 (22)
四、总结 (23)
五、参考书目 (24)
一、课程设计目的
1 了解同步加法计数器工作原理和逻辑功能。
2 掌握计数器电路的分析、设计方法及应用。
3 学会正确使用JK 触发器。
二、设计框图
状态转换图是描述时序电路的一种方法，具有形象直观的特点，即其把所用触发器的状态转换关系及转换条件用几何图形表示出来，十分清新，便于查看。
在本课程设计中，四位二进制同步加法计数器用四个CP 下降沿触发的JK 触发器实现，其中有相应的跳变，即跳过了0011 0100 0101 0110四个状态，这在状态转换图中可以清晰地显示出来。具体结构示意框图和状态转换图如下：
1010
101111001101111011110
/1
/1000
101101110010000100000/0/0/0/0/0/0/0/0/0/????←????←????←????←????←↓↑???→????→????→????→????→?
B:状态转换图
三、实现过程
1.QUARTUSII实现过程
1.1建立工程.
图1 QUARTUS软件的启动界面
（1）点击File –> New Project Wizard创建一个新工程，系统显示如图2。
图2 工程创建向导的启始页
（2）点击Next，为工程选择存储目录、工程名称、顶层实体名等，如图3所示；
（3）点击Next，若目录不存在，系统可能提示创建新目录，如图4所示，点击“是”按钮创建新目录，系统显示如图5所示；
（4）系统提示是否需要加入文件，在此不添加任何文件；
（5）点击Next，进入设备选择对话框，如图6，这里选中实验箱的核心芯片CYCLONE系列FPGA产品EP1C6Q240C8；
（6）点击Next，系统显示如图7，提示是否需要其他EDA工具，这里不选任何其他工具；
（7）点击Next后，系统提示创建工程的各属性总结，若没有错误，点击Finish，工程创建向导将生成一个工程，这时软件界面如图8，在窗口左侧显示出设备型号和该工程的基本信息等。
图3 输入工程名称、存储目录
图4 提示是否创建新文件夹
图5 提示是否添加文件
图6 芯片型号选择
图7 提示是否利用其他EDA设计工具
图8 工程阐述汇总
1.2编译程序
为实现用一个拨码开关控制一个LED亮灭的功能，可用VHDL编写一个程序实现，具体操作过程如下：
（1）点击File->New创建一个设计文件，系统显示如图9；
图9 创建一个设计文件
（2）选择设计文件的类型为VHDL File；
（3）点击OK，系统显示如图10，窗口右侧为VHDL的编辑窗口。
图10 新建的一个VHDL源文件的编辑窗口（4）在编辑窗口中编辑以下程序：
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
entity count16 is
PORT (cp,r:IN STD_LOGIC;
q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) );
end count16;
ARCHITECTURE one OF count16 IS
SIGNAL count:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) ;
BEGIN
PROCESS (cp,r)
BEGIN
IF r='0' then count<="0000";
ELSE IF cp'EVENT AND cp='1' THEN IF count="0010"THEN
count<="0111";
ELSE IF count="1111" THEN
count <="0000";
ELSE count <= count +1;
END IF;
END IF;
END IF;
END IF;
END PROCESS;
q<= count;
END one;
（5）输入程序后，存盘，如图11所示：
图11 存盘
( 6 ) 点击Processing->Start Compilation编译该文件，系统将开始编译，结束后，给出提示信息和编译结果，如图12所示：
图12 编译结果成功
1.3波形仿真
（ 1 ）建立时序仿真文件,如图1-13所示，选择“Vector Waveform File”，出现图13的界面，在Name空白处击右键，Insert→Insert Node or Bus。
图 13仿真初始界面
图14点击Name后的界面
在图14中单击
图15设置对应端口
在图15中单击，再单击→OK→OK。如图16所示
图16建立仿真界面
仿真文件存盘时，文件名字必须与顶层文件同名，即count16，默认即可。
图18仿真工具栏
图18是为仿真输入赋值的。如想赋值‘1’，单击。（ 2 ）单击菜单进行仿真
图19点击进行仿真
仿真结果如图20。
图20 仿真波形
1.4仿真结果分析
由仿真波形图20可以清楚地看到在一个周期之内，即由小到大，依次完成了四位二进制加法计数的功能。其中由于缺了0011 0100 0101 0110四个状态，即缺了十进制数中的3 4 5 6四个数，在波形仿真中，在这几个状态处发生跳变，即由0010跳到0111，再由0000直接跳回到1111，即完成一个周期的计数，不断循环往复。
1.5引脚锁定与下载
左上侧Assignment选项中选Pins，下侧Location分配引脚：cp-PIN_28 q[3]-PIN_114 q[2]-PIN_115 q[2]-PIN_116 q[1]-PIN_117 r-PIN_58。
图21锁定管脚左键点击Tools——〉Programmer
图22下载
点击start，运行到100%，及下载成功。
2. Multisim 实现过程
2.1求驱动方程
相关结构示意框图和状态转换图见上（二）所示步骤。选择四个时钟脉冲下降沿触发的JK 触发器，因要使用同步电路，所以时钟方程应该为
CP CP CP CP CP ====3210
（1）求状态方程
由所示状态图可直接画出如图23所示电路次态13+n Q 12+n Q 11+n Q 1
0+n Q 的卡诺
图，再分解开便可以得到如图24所示各触发器的卡诺图。
图23次态13+n Q 12+n Q 11+n Q 1
0+n Q 的卡诺图
74ls90清零法实现8421码任意进制计数器
74ls90清零法实现8421码任意进制计数器 实验目的： 1.了解中规模集成电路的逻辑功能和各控制端的作用。 2.熟悉集成计数器74LS90的级联扩展。 3.掌握用集成计数器74LS90实现任意进制计数的方法。 实验原理： 74ls90的MR1.MR2管脚同时置一时，可实现异步清零。所以对2进制，最大显示数为1，Q1接MR1。MR2即可；3进制，Q1Q2接MR1MR2；四进制，Q2接MR1MR2；五进制，Q0Q2接MR1MR2；六进制，Q1Q2接MR1MR2;七进制不可；八进制，Q3接MR1MR2；九进制Q3Q0接MR1MR2 74LS90功能：十进制计数器（÷2 和÷5） 原理说明：本电路是由4 个主从触发器和用作除2 计数器及计数周期长度为除5 的3 位2 进制计数器所用的附加选通所组成。有选通的零复位和置9 输入。为了利用本计数器的最大计数长度（十进制），可将B 输入同QA 输出连接，输入计数脉冲可加到输入 A 上，此时输出就如相应的功能表上所要求的那样。LS90 可以获得对称的十分频计数，办法是将QD 输出接到A 输入端，并把输入计数脉冲加到B 输入端，在QA 输出端处产生对称的十分频方波。 反馈归零法(复位法)设计任意进制计数器的思路： (1) 10以内的M进制 (2) 10到100以内的M进制 a.由两片(个位和十位)74LS90扩展构成100进制; 扩展连接方法:两芯片均连接成十进制，时钟脉冲从个位CP0 进，个位的Q3与十位芯片的CP0相连即可。
b.把M 进制所对应的十位，个位芯片上输出为1的端相与后反馈到四个清零端，作为个位和十位的计数满整体清零信号。 实验电路： CKA 14 Q012CKB 1Q1 9Q2 8Q311 R0(1)2 R0(2)3 R9(1) 6 R9(2) 7U1 74LS90 实验运行结果：
四位二进制同步加法计数器(缺0011 0100 0101 0110)
成绩评定表
课程设计任务书
摘要 本次课设题目为四位二进制加法计数器（缺0011 0100 0101 0110）。 首先在QuartusII8.1中建立名为count16的工程，用四位二进制加法计数器的VHDL语言实现了四位二进制加法计数器的仿真波形图，同时进行相关操作，锁定了所需管脚，将其下载到实验箱。 然后，在Multisim软件中，通过选用四个时钟脉冲下降沿触发的JK触发器和同步电路，画出其时序图，卡诺图，建立相关方程，做出相关计算，完成四位二进制加法计数器（缺0011 0100 0101 0110）的驱动方程。在Multisim软件里画出了四位二进制加法计数器的逻辑电路图。经过运行，分析由红绿灯的亮灭顺序及状态，和逻辑分析仪里出现波形图。说明四位二进制加法计数器顺利完成。 关键词：计数器；VHDL语言；仿真；触发器。
目录 一、课程设计目的 (1) 二、设计框图 (1) 三、实现过程 (2) 1、QUARTUS II实现过程 (2) 1.1建立工程 (2) 1.2编译程序 (7) 1.3波形仿真 (10) 1.4 仿真结果分析 (14) 1.5引脚锁定与下载 (14) 2、MULTISIM实现过程 (16) 2.1求驱动方程 (16) 2.2画逻辑电路图 (19) 2.3逻辑分析仪的仿真 (20) 2.4结果分析 (21) 2.5自启动判断 (22) 四、总结 (23) 五、参考书目 (24)
一、课程设计目的 1 了解同步加法计数器工作原理和逻辑功能。 2 掌握计数器电路的分析、设计方法及应用。 3 学会正确使用JK 触发器。 二、设计框图 状态转换图是描述时序电路的一种方法，具有形象直观的特点，即其把所用触发器的状态转换关系及转换条件用几何图形表示出来，十分清新，便于查看。 在本课程设计中，四位二进制同步加法计数器用四个CP 下降沿触发的JK 触发器实现，其中有相应的跳变，即跳过了0011 0100 0101 0110四个状态，这在状态转换图中可以清晰地显示出来。具体结构示意框图和状态转换图如下： 1010 101111001101111011110 /1 /1000 101101110010000100000/0/0/0/0/0/0/0/0/0/????←????←????←????←????←↓↑???→????→????→????→????→? B:状态转换图
同步十进制加法计数器优化设计
物理科学与技术学院课程设计 同步十进制加法计数器设计 班级： 指导老师： 学生：
集成电路设计愈发成为现代高科技的基石，尤其是芯片设计，几乎所有的电子系统都需要芯片，而在芯片逻辑功能中，计数器就显得非常重要。市场上多数同步十进制计数器多数采用JK触发器设计，而本设计采用D型主从触发器构成的同步十进制加法计数器。 本设计采用8421BCD码的编码方式来表示一位十进制数。设计中采用D型主从触发器构成T触发器来设计基本逻辑电路单元。本设计使用Microwind和Dsch软件完成原理图和版图设计。采用D型主从触发器，优化了同或门电路，大大减少MOS管数量，节省了版图面积，提高芯片性能。 关键词：同步十进制加法计数器Microwind Dsch D触发器T触发器
The integrated circuit design increasingly becomes the modern high tech the cornerstone, particularly the chip design, the nearly all electronic system needs the chip, but in the chip logical function, the counter appears very important. In the market the most synchronization decade counter uses the JK trigger design most, but this design uses D main the synchronized decimal base addition counter which constitutes from the trigger to compare the JK trigger to be possible to omit 80 MOS tubes. This design uses 8421BCD the code the encoding method to express a decimal digit. In the design uses D main to constitute the T trigger from the trigger to design the basic logic circuit unit. This design uses Microwind and the Dsch software completes the schematic diagram and the domain design. Uses D main from the trigger, optimized the same or gate electric circuit, reduces the MOS tube quantity greatly, has saved the domain area, enhances the chip performance. Keywords: Synchronized decimal base addition counter Microwind Dsch D trigger T trigger
计数进制可变的计数器设计
数字电子技术基础自主实验 班级：1201106 学号：1120110618 姓名: 陈振鑫
姓名班级学号 实验日期节次教师签字成绩 实验名称：计数进制可变的计数器设计 一、实验目的 利用74LS138（3线－8线译码器），74LS253（4选1数据选择器），74LS161（同步十进制加法计数器）三个芯片组合，利用清零法组成模数可以改变的加法计数器。 二、实验设备名称，型号 1.实验电路箱 2.直流稳压电源 3.74LS138、74LS253 、74LS161等芯片 4.导线若干 5.数字万用表 74ls138 74ls161
74ls253 三、实验电路图 四、设计思路及方案 设计思路：将计数器的输出作为译码器的输入端，译码数通过数据选择器，输出低点平，利用同步十进制加法计数器74LS161的清零端将计数器清零。 设计方案：电路图如图上图所示，74LS161计数器输出端QdQcQbQa分别与74LS138的输入端B0B1B2和输入使能端E2（高电平有效）相连，译码器的输出端Y0Y1Y6Y7与四选一数据
选择器输入端相连，输出端与计数器清零端相连。当E3＝1，B2B1B0从000到111变化时Y1～Y7分别被选中，当MN分别取00～11时，便可实现改变计数器当进制。 五、实验步骤 1.检查导线通断后按电路图连好电路，QdQcQbQa端接数码显示管，CP端接手动计数脉冲，MN端设为00，检查无误后接通电源； 2.接通电源连续发动计数脉冲至CP端，观察数码显示，使计数器进入主计数循环； 3.按表测量并记录数据； 4.分别设MN＝01，10，11，重复上述步骤； 5.分析实验结果。 六、仿真结果
同步二进制加法计数器
同步二进制加法计数器 F0302011 5030209303 刘冉 计数器是用来累计时钟脉冲（CP脉冲）个数的时序逻辑部件。它是数字系统中用途最广泛的基本部件之一，几乎在各种数字系统中都有计数器。它不仅可以计数，还可以对CP 脉冲分频，以及构成时间分配器或时序发生器，对数字系统进行定时、程序控制操作。此外，还能用它执行数字运算。 1、计数器的特点： 在数字电路中，把记忆输入CP脉冲个数的操作叫做计数，能实现计数状态的电子电路称为计数器。特点为（1）该电路一般为Moore型电路，输入端只有CP信号。 （2）从电路组成看，其主要组成单元是时钟触发器。 2、计数器分类 1) 按CP脉冲输入方式，计数器分为同步计数器和异步计数器两种。 同步计数器：计数脉冲引到所有触发器的时钟脉冲输入端，使应翻转的触发器在外接的CP脉冲作用下同时翻转。 异步计数器：计数脉冲并不引到所有触发器的时钟脉冲输入端，有的触发器的时钟脉冲输入端是其它触发器的输出，因此，触发器不是同时动作。 2) 按计数增减趋势，计数器分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器三种。 加法计数器：计数器在CP脉冲作用下进行累加计数（每来一个CP脉冲，计数器加1）。 3) 按数制分为二进制计数器和非二进制计数器两类。 二进制计数器：按二进制规律计数。最常用的有四位二进制计数器，计数范围从0000到1111。 异步加法的缺点是运算速度慢，但是其电路比较简单，因此对运算速度要求不高的设备中，仍不失为一种可取的全加器。同步加法优点是速度快，虽然只比异步加法快千分之一甚至几千分之一秒，但对于计数器来讲，却是十分重要的。所以在这个高科技现代社会中，同步二进制计数器应用十分广泛。 下图为三位二进制加法计数器的电路图。 图1 三位二进制计数器 图示电路为对时钟信号计数的三位二进制加法计数器或称为八进制加法计数器。 该电路的经典分析过程: 1.根据电路写出输出方程、驱动方程和状态方程 2. 求出状态图 3.检查电路能否自启动 4.文字叙述逻辑功能 解：
电子技术基础(数字部分)74LS161计数功能实验
实验三 74LS161计数功能实验 实验目的： 掌握计数器74LS161功能。要求通过清零法用74LS161设计一个十二进制计数器，通过置数法用74LS161设计一个九进制计数器，并验证电路的正确性； 实验器材： 数字逻辑实验箱一个；数字万用表一个；5V 电源一个；导线若干； (1) 通过清零法用74LS161设计一个十二进制计数器。 实验原理图： 实验过程：通过输入脉冲，用发光二极管显示计数，并记录下显示结果。 16 15 14 13 12 11 10 9 1 2 3 4 5 6 7 8 74LS161 CR CP P 0 P 1 P 2 P 3 CEP GND V CC TC Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 CET PE 图1 74LS161引脚分布 3 & 1 74LS00 2 300 8.2K +5V K1 74LS244 300 LED 3 & 1 74LS00 2 74LS244 300 LED ... ... 1 1 1
实验结论： 观察发光二极管显示的计数，从0000计数到1011后自动回到0000，然后循环， 说明该逻辑电路是一个十二进制计数器。 （2）通过置数法用74LS161设计一个九进制计数器。 画出实验原理图 实验过程：通过输入脉冲，用发光二极管显示计数，并记录下显示结果。 实验结论： 观察发光二极管显示的计数，从0000计数到1000后自动回到0000，然后循环，说明该逻辑电路是一个九进制计数器。 16 15 14 13 12 11 10 9 1 2 3 4 5 6 7 8 74LS161 CR CP P 0 P 1 P 2 P 3 CEP GND V CC TC Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 CET PE 74LS244 300 LED 74LS244 300 LED ...... 300 8.2K +5V K1 0 1 1 3 & 1 74LS00 2
三位二进制加法计数器(无效态：000,001)设计一个基于74138的组合电路 设计一个140进制加法计数器
目录 1 课程设计的目的与作用 (1) 2 设计任务 (1) 3 设计原理 (2) 3.1三位二进制加法计数器 (2) 3.2全加器 (2) 3.3用集成芯片设计一个140进制的加法器 (2) 4实验步骤 (3) 4.1加法计数器 (3) 4.2全加器 (6) 4.3用集成芯片设计一个140进制的加法器 (7) 5仿真结果分析 (8) 6设计总结 (9) 7参考文献 (9)
1课程设计的目的与作用 （1）了解同步计数器及序列信号发生器工作原理； （2）掌握计数器电路的分析，设计方法及应用； （3）掌握序列信号发生器的分析，设计方法及应用 2 设计任务 2.1加法计数器 （1）设计一个循环型3位2进制加法计数器，其中无效状态为（000，001），组合电路选用与门和与非门等。 （2）根据自己的设计接线。 （3）检查无误后，测试其功能。 2.2全加器 （1）设计一个全加器，选用一片74LS138芯片设计电路。 （2）根据自己的设计接线。 （3）检查无误后，测试其功能。 2.3 140进制的加法器 （1）设计一个140进制加法器并显示计数，选用两片74L163芯片设计电路。 （2）根据自己的设计接线。 （3）检查无误后，测试其功能。
3 设计原理 3.1加法计数器 1.计数器是用来统计输入脉冲个数电路，是组成数字电路和计算机电路的基本时序逻辑部件。计数器按长度可分为：二进制，十进制和任意进制计数器。计数器不仅有加法计数器，也有减法计数器。如果一个计数器既能完成累加技术功能，也能完成递减功能，则称其为可逆计数器。在同步计数器中，个触发器共用同一个时钟信号。 2.时序电路的分析过程：根据给定的时序电路，写出各触发器的驱动方程，输出方程，根据驱动方程带入触发器特征方程，得到每个触发器的次态方程；再根据给定初态，一次迭代得到特征转换表，分析特征转换表画出状态图。 3.CP是输入计数脉冲，所谓计数，就是记CP脉冲个数，每来一个CP脉冲，计数器就加一个1，随着输入计数脉冲个数的增加，计数器中的数值也增大，当计数器记满时再来CP脉冲，计数器归零的同时给高位进位，即要给高位进位信号。 3.2全加器 1.74LS138有三个输入端：A0,A1，A2 和八个输出端Q0-Q7. 3个使能输入端口分是STB,STC,STA,只有当STB=STC=0，STA=1时，译码器才能正常工作，否则译码器处于禁止状态，所有输出端为高电平。 2. 以处理低位进位，并输出本位加法进位。多个全加器进行级联可以得到多位全加器 3.3用集成芯片设计一个140进制的加法器 选取两片74LS163芯片设计140进制加法计数器。74LS163具有以下功能： A 异步清零功能 当0 CR时，其他输入信号都不起作用，由时钟触发器的逻 = = CR时，计数器清零。在0 R复位计数器也即使异步清辑特性知道，其异步输入端信号是优先的，0 = CR正是通过D 零的。
多进制计数器的设计
学院：应用技术学院 专业；电子信息工程 班级：2009级3班 学号：200911513335 课程设计题目：用74160设计400进制计数器第一部分：题目分析及设计思路
计数器的概述 计数是一种最简单基本的运算，计数器就是实现这种运算的逻辑电路，计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能，计数器是由基本的计数单元和一些控制门所组成，计数单元则由一系列具有存储信息功能的各类触发器构成，这些触发器有RS触发器、T触发器、D触发器及JK触发器等。计数器在数字系统中应用广泛，如在电子计算机的控制器中对指令地址进行计数，以便顺序取出下一条指令，在运算器中作乘法、除法运算时记下加法、减法次数，又如在数字仪器中对脉冲的计数等等。计数器可以用来显示产品的工作状态，一般来说主要是用来表示产品已经完成了多少份的折页配页工作。它主要的指标在于计数器的位数，常见的有3位和4位的。很显然，3位数的计数器最大可以显示到999，4位数的最大可以显示到9999。 计数器作用 在数字电子技术中应用的最多的时序逻辑电路。计数器不仅能用于对时钟脉冲计数，还可以用于分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列以及进行数字运算等。但是并无法显示计算结果，一般都是要通过外接LCD或LED 屏才能显示。同步计数器的特点是，输入时钟脉冲同时作用各级触发器，所有触发器在同一时刻翻转。因而不会出现像一部计数器中因翻转有先后而产生的尖峰脉冲干扰。获得模数为M的同步计数器的方法也可以分为复位法和置位法两种，但因各种的芯片的结构不同，进行复位与置位的法亦不完全相同。大多数同步计数器都具有进位端和借位端，使得多片计数器级联时，比较方便。 计数器的种类 1、如果按照计数器中的触发器是否同时翻转分类，可将计数器分为同步计数器和异步计数器两种。 常见的同步计数器有74160系列,74LS190系列，常见的异步计数器有74LS290系列。
四位二进制加法计数器课程设计
成绩评定表 学生姓名郝晓鹏班级学号1103060129 专业通信工程课程设计题目四位二进制加法 计数器 评语 组长签字： 成绩 日期20 年月日
课程设计任务书 学院信息科学与工程学院专业通信工程 学生姓名郝晓鹏班级学号1103060129 课程设计题目四位二进制加法计数（缺0010 0011 1101 1110） 实践教学要求与任务: 1、了解数字系统设计方法。 2、熟悉VHDL语言及其仿真环境、下载方法。 3、熟悉Multisim仿真环境。 4、设计实现四位二进制加计数（缺0010 0011 1101 1110） 工作计划与进度安排: 第一周：熟悉Multisim及QuartusII环境，练习数字系统设计方法。包括采用触发器设计和超高速硬件描述语言设计，体会自上而下、自下而上设计 方法的优缺点 第二周：1.在QuartusII环境中仿真实现四位二进制加计数（缺0100 0101 1001 1010 ）。 2.在Multisim环境中仿真实现四位二进制加计数，缺（0100 0101 1001 1010），并通过虚拟仪器验证其正确性。 指导教师： 201 年月日专业负责人： 201 年月日 学院教学副院长： 201 年月日
摘要 本文采用在MAXPLUSⅡ环境中用VHDL语言实现四位二进制加法计数（缺0010 0011 1101 1110），在仿真器上显示结果波形，并下载到目标芯片上，在实验箱上观察输出结果。在Multisim环境中仿真实现四位二进制加法计数器（缺0010 0011 1101 1110），并通过虚拟仪器验证其正确性。 关键词：MAXPLUSⅡ环境；VHDL语言；四位二进制加计数；Multisim环境
实验二含异步清零和同步使能的加法计数器
实验二含异步清零和同步使能的加法计数器 一、实验目的 1、了解二进制计数器的工作原理。 2、进一步熟悉QUARTUSII软件的使用方法和VHDL输入。 3、时钟在编程过程中的作用。 二、实验原理 二进制计数器中应用最多、功能最全的计数器之一，含异步清零和同步使能的加法计数器的具体工作过程如下： 在时钟上升沿的情况下，检测使能端是否允许计数，如果允许计数（定义使能端高电平有效）则开始计数，否则一直检测使能端信号。在计数过程中再检测复位信号是否有效（低电平有效），当复位信号起作用时，使计数值清零，继续进行检测和计数。 其工作时序如图3-1所示： 图3-1 计数器的工作时序 三、实验内容 本实验要求完成的任务是在时钟信号的作用下，通过使能端和复位信号来完成加法计数器的计数。实验中时钟信号使用数字时钟源模块的1HZ信号，用一位拨动开关K1表示使能端信号，用复位开关S1表示复位信号，用LED模块的LED1～LED11来表示计数的二进制结果。实验LED亮表示对应的位为‘1’，LED灭表示对应的位为‘0’。通过输入不同的值模拟计数器的工作时序，观察计数的结果。实验箱中的拨动开关、与FPGA的接口电路，LED灯与FPGA的接口电路以及拨动开关、LED与FPGA的管脚连接在实验一中都做了详细说明，这里不在赘述。 数字时钟信号模块的电路原理如图3-2所示，表3-1是其时钟输出与FPGA的管脚连接表。
图3-2 数字时钟信号模块电路原理 信号名称对应FPGA管脚名说明 DIGITAL-CLK A14数字时钟信号送至FPGA的A14 表3-1 数字时钟输出与FPGA的管脚连接表 按键开关模块的电路原理如图3-3所示，表3-2是按键开关的输出与FPGA的管脚连接表。 图3-3 按键开关模块电路原理 信号名称FPGA I/O名称核心板接口管脚号功能说明S[0]PIN_AF5JP1_91‘S1’ Switch S[1]PIN_AH6JP1_93‘S2’ Switch S[2]PIN_AH7JP1_95‘S3’ Switch S[3]PIN_AH8JP1_97‘S4’ Switch S[4]PIN_AG10JP1_99‘S5’ Switch S[5]PIN_AG11JP1_101‘S6’ Switch S[6]PIN_AH14JP1_90‘S7’ Switch S[7]PIN_AG7JP1_92‘S8’ Switch
十进制加法计数器
在数字系统中，常需要对时钟脉冲的个数进行计数，以实现测量、运算和控制等功能。具有计数功能的电路，称为计数器。 计数器是一种非常典型、应用很广的时序电路，计数器不仅能统计输入时钟脉冲的个数，还能用于分频、定时、产生节拍脉冲等。计数器的类型很多，按计数器时钟脉冲引入方式和触发器翻转时序的异同，可分为同步计数器和异步计数器；按计数体制的异同，可分为二进制计数器、二—十进制计数器和任意进制计数器；按计数器中的变化规律的异同，可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器。 二进制加法计数器运用起来比较简洁方便，结构图和原理图也比其它进制的简单明了，但二进制表示一个数时，位数一般比较长。十进制是我们日常生活中经常用到的，不用转换，所以设计十进制加法计数器比设计二进制加法计数器应用广泛，加法器是以数据的累加过程，日常生活中，数据的累加普遍存在，有时候需要一种计数器对累加过程进行运算处理，所以设计十进制加法计数器应广大人们生活的需要，对我们的生活有一个积极地促进作用，解决了生活中许多问题，所以会设计十进制加法计数器使我们对数字电路的理论和实践知识的充分结合，也使我们对电子技术基础有了深刻的了解，而且增强了我们对电子技术基础产生了浓厚的兴趣，这次课程设计使我受益匪浅！
一、设计题目 (3) 二、设计目的 (3) 三、设计依据 (3) 四、设计内容 (3) 五、设计思路 (4) 六、设计方案 (7) 七、改进意见 (10) 八、设计总结 (11) 九、参考文献 (12)
一、设计题目 十进制加法计数器 二、设计目的 1.学习电子电路设计任务。 2.通过课程设计培养学生自学能力和分析问题、解决问题的能力。 3.通过设计使学生具有一定的计算能力、制图能力以及查阅手册、使用国家技术标准的能力和一定的文字表达能力。 三、设计依据 1.用JK触发器组成。 2.实现同步或异步加法计数。 四、设计内容 1.复习课本，收集查阅资料，选定设计方案； 2.绘制电气框图、电气原理图； 3.对主要元器件进行计算选择，列写元器件的规格及明细表； 4.设计总结及改进意见； 5.参考资料； 6.编写说明书。
三位二进制同步减法计数器
赣南师院物理与电子信息学院数字电路课程设计报告书 姓名：胡丹 班级：电气教育技术10级 学号：100805004 时间：2012年 4月8日
3位二进制同步减法计数器 1、设计任务与要求 设计一个3位二进制同步减法计数器（无效状态为001 100） 2、方案设计与论证 2.1 基本原理 计数器是用来统计脉冲个数的电路，是组成数字电路和计算机电路的基本时序部件，计数器按进制分可分为：二进制，十进制和N 进制。计数器不仅有加法计数器，也有减法计数器。一个计数器如果既能完成加法计数，又能完成减法计数，则其称为可逆计数器。 同步计数器：当输入计数脉冲到来时，要更新状态的触发器都是同时翻转的计数器，叫做同步计数器。设计同步计数器按照下面的思路进行分析。 图（1） 2.2 设计过程 2.2.1 状态图 000 111 110 101 011 010 图（2） 2.2.2 卡诺图 00 01 11 10 111 xxx 010 000 xxx 011 110 101 图（3） 0 1 Q 1n Q 0n Q 2n 时序逻辑问题 状态赋值 状态转换图 最简逻辑表达式 逻辑图 检查能否自启动 选定触发器类型
00 01 11 10 1 x 0 0 x 1 1 图（4） 00 01 11 10 1 x 1 1 x 1 1 图（5） 00 01 11 10 1 x 0 0 x 1 1 图（6） 2.2.3 状态方程与驱动方程 状态方程: 12 n Q +=1n Q 2 n Q +1n Q 2 n Q 11 n Q +=1 n Q +0 n Q 1 n Q Q 1n Q 0n Q 2n 0 1 Q 1n+1的卡诺图 Q 1n Q 0n Q 2 n 0 1 Q 1n Q 0n Q 2n 0 1
四位二进制加法计数器
学院信息学院专业通信工程姓名陈洁学号02 设计题目数字系统课程设计 内容四位二进制加法计数器 技术参数和要求0000→0001→0010→0011→0110→0111→1000→1001→1010→1011→1100→→1101→1110→1111→0000 缺0100→0101 设计任务 1.按要求设计VHDL程序， 2.在Xinlinx Ise环境中运行程序并输出仿真波形。 工作进度和安排第18周： 1.学习Xinlinx Ise软件知识，熟悉软件相关操作； 2.学习multsim软件知识，熟悉其在画逻辑电路时的应用； 3.查阅相关资料，学习时序逻辑电路设计知识。 第20周： 1.按要求编写程序代码，； 2.运行并输出仿真波形； 3.程序下载到电路板测试； 4.利用multsim软件，设计时序电路； 5.运行并验证结果； 6.撰写报告。 指导教师（签字）： 年月日学院院长（签字）： 年月日
目录 一．数字系统简介 (3) 二．设计目的和要求 (3) 三．设计内容 (3) 四．VHDL程序设计 (3) 五．波形仿真 (11) 六. 逻辑电路设计 (12) 六．设计体会 (13) 七．参考文献 (13)
一．数字系统简介 在数字逻辑设计领域，迫切需要一种共同的工业标准来统一对数字逻辑电路及系统的描述，这样就能把系统的设计分解为逻辑设计（前端），电路实现（后端）和验证桑相互独立而又相关的部分。由于逻辑设计的相对独立性就可以把专家们设计的各种数字逻辑电路和组件建成宏单元或软件核，即ip库共设计者引用，设计者可以利用它们的模型设计电路并验证其他电路。VHDL这种工业标准的产生顺应了历史潮流。 二．设计目的和要求 1、通过《数字系统课程设计》的课程实验使电子类专业的学生能深入了解集成中规 模芯片的使用方法。 2、培养学生的实际动手能力，并使之初步具有分析，解决工程实际问题的能力。三．设计内容 四位二进制加计数，时序图如下： 0000→0001→0010→0011→0110→0111→1000→1001→1010→1011→1100→→1101→1110→1111 →0000 缺0100→0101 。由JK触发器组成4位异步二进制加法计数器。 四．VHDL程序设计 四位二进制加计数，缺0100，0101（sw向上是0(on)；灯亮为0） LIBRARY IEEE; USE entity count10 is PORT (cp,r:IN STD_LOGIC; q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) ); end count10; ARCHITECTURE Behavioral OF count10 IS SIGNAL count:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) ; BEGIN PROCESS (cp,r) BEGIN if r='0' then count<="0000"; elsiF cp'EVENT AND cp='1' THEN if count="0011" THEN count <="0110"; ELSE count <= count +1; END IF; end if; END PROCESS; q<= count; end Behavioral;
4位同步二进制加法计数器
4位同步二进制加法计数器 一、实验目的 1、熟悉在EDA平台上进行数字电路集成设计的整个流程。 2、掌握Max+PlusⅡ软件环境下简单的图形、VHDL文本等输入设计方法。 3、熟悉VHDL设计实体的基本结构、语言要素、设计流程等。 4、掌握利用Max+PlusⅡ的波形仿真工具验证设计的过程。 5、学习使用JTAG接口下载逻辑电路到可编程芯片，并能调试到芯片正常工作为止。 二、实验设备 １．软件 操作系统：Windows 2000 EDA软件：MAX+plus II 10.2 ２．硬件 EDA实验箱：革新EDAPRO/240H 三、实验原理 1.设计分析 4位同步二进制加法计数器的工作原理是指当时钟信号clk的上升沿到来时，且复位信号clr低电平有效时，就把计数器的状态清0。 在clr复位信号无效（即此时高电平有效）的前提下，当clk的上升沿到来时，如果计数器原态是15，计数器回到0态，否则计数器的状态将加1. 2.VHDL源程序 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity cnt4e is port(clk,clr:in std_logic; cout:out std_logic; q:buffer integer range 0 to 15); end cnt4e; architecture one of cnt4e is begin process(clk,clr) begin if clk'event and clk='1'then if clr='1'then if q=15 then q<=0; cout<='0'; elsif q=14 then q<=q+1; cout<='1'; else q<=q+1; end if; else q<=0;
29进制计数器
二十九进制计数器 一、实验题目： 试用两片同步十进制计数器74LS160接成二十九进制计数器。 二、实验目的： （1）了解同步十进制计数器74LS160的用法； （2）掌握用555定时器制多谐振荡器的原理； （3）熟悉任意计数器的两个设计方法（置数法和置零法）； 三、设计思路： 因为29是一个素数，所以必须用整体置零法或整体置数法构成二十九进制计数器。此次我们采用整体置数法，首先我们将两片74LS160以进位并行的方式连接成一个一百进制计数器。当计数器从全0状态开始计数，计入29个脉冲时，经与非门U5A译码产生低电平信号立刻将两片74LS160同步置零，于是便得到了二十九进制计数器。 四、设计步骤： （1）首先用另个74LS160连接成一个100进制的计数器； （2）在此基础上改为29进制计数器； （3）将时钟信号改为由555定时器制作的多谐振荡器； 五、细节详解： （1）555定时器制作多谐振荡器 多谐振荡器由一个555定时器、两个电阻和两个电容构成按如右图所示连接 而成。 只运用直流电产生秒脉冲，通常直流电在5~12V，组成的秒脉冲电路如图所示，波形如图：
解析： 555定时器原理图： 555定时器功能表： 当接通电源VCC后，电容上的出事电压为0V，比较器C1、C2s输出为1和0，使U0=1，放电管T截止，电源通过R1、R2到地放点。UC上升到2UCC/3时，RS 触发器被复位，使U0=0，T道通，电容C通过R2到地放电，UC开始下降，当UC 降到UCC/3时，输出U0又回到1状态，放电管T截止，电容C又开始充电。如此周而复始，就可以在3脚输出矩形波信号。 根据555定时器功能表可知，UC/3与2UC/3之间变化，因而可求得电容C
同步加法计数器CD4518
同步加法计数器CD4518,CD4520中文资料 二、十进制同步加法计数器CD4518,CD4520中文资料 CD4518/CC4518是二、十进制（8421编码）同步加计数器，内含两个单元的加计数器，其功能表如真值表所示。每单个单元有两个时钟输入端CLK和EN，可用时钟脉冲的①①上升沿或下降沿触发。由表可知，若用ENABLE信号下降沿触发，触发信号由EN端输入，CLK端置“0”；若用CLK信号上升沿触发，触发信号由CL℃K端输入，ENABLE端置“1”。RESET端是清零端，RESET 端置“1”时，计数器各端输出端Q1～Q4均为“0”，只有RESET端置“0”时，CD4518才开始计数。 CD4518采用并行进位方式，只要输入一个时钟脉冲，计数单元Q1翻转一次；每输入10个时钟脉冲，计数单元便自动恢复到“0”态。若将第一个加计数器的输出端Q4A作为第二个加计数器的输入端ENB的时钟脉冲信号，便可组成两位8421编码计数器，依次下去可以进行多位串行计数。 CD4520/CC4520为二进制加计数器，由两个相同的内同步4级计数器构成。计数器级为D型触发器，具有内部可交换CP和EN线，用于在时钟上升沿或下降沿加计数。在单个单元运算中，EN输入保持高电平，且在CP上升沿进位。CR线为高电平时，计数器清零。计数器在脉动模式可级联，通过将Q3连接至下—计数器的EN输入端可实现级联，同时后者的CP输入保持低电平。 引脚功能：引脚符号功能 7 、15：RESET 清0端（高电平生效） 2、10 ：ENABLE ①计数允许控制端（高电平生效） ②时钟输入端（信号下降沿触发） 1、9 ：CLOCK ①时钟输入端（信号上升沿触发） ②计数允许控制端（低电平生效） 3 4 5 6 ：Q1A-Q4A 计数输出端 11 12 13 14 ：Q1B-Q4B 计数输出端 8 ：VSS地 16 ：VDD电源正
四位二进制计数器
四位二进制计数器设计 班级：电子S102 姓名刘利勇学号：103511 一：实验目标 掌握用VHDL语言设计异步复位、同步使能的四位二进制加法计数器的编程方法， RST是异步清零信号，高电平有效；CLK是时钟信号；ENA是同步使能信号，高电平使能。OUTY是4位数据输出端。COUT是进位端。在复位信号为低电平，使能信号为高电平并且有时钟输入的时候，计数器自加，直到溢出，自动复位。 二：实验仪器 PC机一台，实验箱一套 三：实验步骤 1、新建一个工程目录，在该工程目录下新建一个文本输入文件。 2、在新建的文件中输入以下实验程序，并把该文件以CNT4B.VHD为文件名保存在该新建的工程文件夹下。
3、把该文本文件设置成当前文件。 4、运行编译器，检测该文本文件的错误，直到编译通过。 5、新建波形文件，在该文件中输入信号节点，设置仿真时间，运行仿真器，观测仿真波形。
6、软件仿真正确无误后，选择目标器件。 7、引脚锁定。其中时钟信号选择1引脚，使能引脚和复位引脚分别接一位拨动开关。溢出端接一个发光二极管，数据输出端接一个数码管。数据的高位接数码管的高位，数据的低位接数码管的低位。 9、重新编译。
10、编程下载，硬件调试。观测硬件结果，复位波动开关置为低电平，使能波动开关置为高电平，则数码管依次循环显示0到F，显示到F时，LED灯亮，说明发生溢出进位。当复位端有效时，计数器复位。使能端为低电平时，计数器不计数。 四、实验注意事项 1、注意输入程序后保存，以VHD为后缀名保存，不要使用默认保存格式，否则编译不通过。 2、引脚锁定时，要把输出端的高位和数码管的高位缩地，低位和低位锁定。这样才能按从0到F的顺序自加1显示。否则会数码管译码错误，会出现数字跳变。
同步计数器和异步计数器比较
一、选择题 1．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C P控制。 2．把一个五进制计数器与一个四进制计数器串联可得到D进制计数器。 A.4 B.5 C.9 D.20 3．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 4.N个触发器可以构成最大计数长度（进制数）为D的计数器。 A.N B.2N C.N2 D.2N 5.N个触发器可以构成能寄存B位二进制数码的寄存器。 A.N-1 B.N C.N+1 D.2N 6．五个D触发器构成环形计数器，其计数长度为A。 A.5 B.10 C.25 D.32 7．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 8．一位8421B C D码计数器至少需要B个触发器。 A.3 B.4 C.5 D.10 9.欲设计0，1，2，3，4，5，6，7这几个数的计数器，如果设计合理，采用同 步二进制计数器，最少应使用B级触发器。 A.2 B.3 C.4 D.8 10．8位移位寄存器，串行输入时经个脉冲后，8位数码全部移入寄存器中。 A.1 B.2 C.4 D.8 11．用二进制异步计数器从0做加法，计到十进制数178，则最少需要个触发器。 A.2 B.6 C.7 D.8 E.10 12．某电视机水平-垂直扫描发生器需要一个分频器将31500H Z的脉冲转换为60H Z 的脉冲，欲构成此分频器至少需要个触发器。 A.10 B.60 C.525 D.31500 13．某移位寄存器的时钟脉冲频率为100K H Z，欲将存放在该寄存器中的数左移8位，完成该操作需要时间。
4位二进制计数器实验
计算机组成原理 实验报告 院系： 专业： 班级： 学号： 姓名： 指导老师： 2014年11月20日
实验一 4位二进制计数器实验 一、实验环境 1. Windows 2000 或 Windows XP 2. QuartusII9.1 sp2、DE2-115计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。 二、实验目的 1、熟悉VHDL 语言的编写。 2、验证计数器的计数功能。 三、实验要求 本实验要求设计一个4位二进制计数器。要求在时钟脉冲的作用下，完成计数功能，能在输出端看到0-9，A-F 的数据显示。（其次要求下载到实验版实现显示） 四、实验原理 计数器是一种用来实现计数功能的时序部件，计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能。计数器由基本的计数单元和一些控制门所组成，计数单元则由一系列具有存储信息功能的各类触发器构成，这些触发器有RS 触发器、T 触发器、D 触发器及JK 触发器等。计数器在数字系统中应用广泛，如在电子计算机的控制器中对指令地址进行计数，以便顺序取出下一条指令，在运算器中作乘法、除法运算时记下加法、减法次数，又如在数字仪器中对脉冲的计数等等。 计数器按计数进制不同，可分为二进制计数器、十进制计数器、其他进制计数器和可变进制计数器，若按计数单元中各触发器所接收计数脉冲和翻转顺序或计数功能来划分，则有异步计数器和同步计数器两大类，以及加法计数器、减法计数器、加/减计数器等，如按预置和清除方式来分，则有并行预置、直接预置、异步清除和同步清除等差别，按权码来分，则有“8421”码，“5421”码、余“3”码等计数器，按集成度来分，有单、双位计数器等等，其最基本的分类如下： 计数器的种类??????? ?????????????????????进制计数器十进制计数器二进制计数器进制可逆计数器减法计数器 加法计数器功能异步计数器同步计数器结构N 、、、321 下面对同步二进制加法计数器做一些介绍。 同步计数器中，所有触发器的CP 端是相连的，CP 的每一个触发沿都会使所有的触发器状态更新。因此不能使用T′触发器。应控制触发器的输入端，即将
数电课程设计(60进制计数器设计)
目录 摘要： (2) 1设计题目 (2) 1.1设计要求 (2) 2题目分析 (2) 3设计思路与原理 (3) 3.1 LED简介 (3) 3.2 芯片74290及六十进制计数器的设计 (4) 3.3 三十九进制计数器 (6) 4电路图的仿真 (7) 4.1六十进制计数器的仿真 (7) 4.2三十九进制计数器的仿真 (8) 5仪器列表 (9) 6心得体会 (9) 7参考文献 (10)
摘要： 要获得N进制计数器，常用的方法有两种：一是用时钟触发器和门电路来设计：二是用集成计数器来构成。当要得到一些进制数大的计数器时，用时钟触发器和门电路来实现就显的很复杂。我们就可以用集成计数器来构成，当然集成计数器是厂家已定型的产品，其函数关系已被固化在芯片中，状态分配以及编码我们自己是不可以更改的，而且多为纯自然态序编码，因而利用清零端或置数控制端，让电路跳过某些状态而获得N进制的计数器。 1设计题目 60进制计数器的设计 1.1设计要求 （1）要求学生掌握74系列的芯片和LED的原理和使用方法。 （2）熟悉集成电路的使用方法，能够运用所学的知识设计一规定的电路。 1.2设计任务 （1）完成一个60进制的计数器。 （2）LED显示从00开始，各位计数从0—9，逢10 进1，是为计数0—5。59显示后，又从00重新开始计数。 2题目分析 要实现60进制的计数器，单用一片计数器无法实现，我们可以利用级联方式获得大容量的N进制计数器，60进制的计数器就可以由六进制和十进制计数器级联起来构成。
CP 3设计思路与原理 3.1 LED简介 LED是一种显示字段的显示器件，7个发光二极管构成七笔字形“8”，一个发光二极管构成小数点。七段发光管分别称为a、b、c、d、e、f，g，构成字型“8”，如图（a）所示，当在某段发光二极管上施加一定的电压时，某些段被点亮发光。不加电压则变暗，为了保护各段LED不被损坏，需外加限流电阻。