基于74191的23進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)

目錄1課程設(shè)計(jì)的目的與作用 課程設(shè)計(jì)的目的與作用1.1課程設(shè)計(jì)的目的（1）了解并掌握Proteus及KeilμVision2軟件，并能熟練的使用其進(jìn)行仿真及編程；（2）培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用前修課程所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)性的訓(xùn)練；（3）培養(yǎng)實(shí)際動(dòng)手能力以及合作的能力；1.2課程設(shè)計(jì)的作用通過(guò)自己動(dòng)手親自設(shè)計(jì)和用Proteus軟件來(lái)仿真電路，KeilμVision2軟件來(lái)編程，不僅能使我們對(duì)書(shū)上所涉及到的實(shí)例仿真有著更進(jìn)一步的了解和掌握，而且在自己動(dòng)手設(shè)計(jì)電路并實(shí)際制作時(shí)也有了一定的保證，使我們對(duì)上課所學(xué)到的知識(shí)能有更深刻的了解，也使我們更深入的了解單片機(jī)這門(mén)課。2設(shè)計(jì)任務(wù)2.1課程設(shè)計(jì)的題目基于MCS-51單片機(jī)的智能控制開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)2.2課程設(shè)計(jì)的要求（1）時(shí)間顯示；（2）定時(shí)打開(kāi)開(kāi)關(guān)；（3）電路設(shè)計(jì)過(guò)程；（4）給出全部電路。3智能控制開(kāi)關(guān)硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及功能智能開(kāi)關(guān)控制的原理框圖如圖1所示。它由單片機(jī)AT89C51、開(kāi)關(guān)控制和四位七段數(shù)碼管組成。電源七段數(shù)碼管顯示AT89C51LED開(kāi)關(guān)控制圖1原理圖3.2AT89C51單片機(jī)及其引腳說(shuō)明（1）AT89C51單片機(jī)AT89C51單片機(jī)是51系列單片機(jī)，它包含一個(gè)8位CPU、一個(gè)片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路、4KBROM程序存儲(chǔ)器、128字節(jié)RAM程序存儲(chǔ)器、可尋址64KB外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和64KB外部程序存儲(chǔ)空間的控制電路、32條可編程的I/O線（4個(gè)8位并行I/O端口）、兩個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器、一個(gè)可編程全雙工串行口、5個(gè)中斷源、兩個(gè)優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu)。最常用的40個(gè)引腳封裝形式的AT89C51的引腳如圖2所示圖2AT89C51引腳（2）AT89C51引腳XTAL1：接外部晶體的一個(gè)引腳。CHMOS單片機(jī)采用外部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)有此引腳接入XTAL2：接外部晶體的一個(gè)引腳。HMOSRST/VPD：①?gòu)?fù)位信號(hào)輸入②VALE/PROG：①地址鎖存允許。當(dāng)單片機(jī)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，該引腳的輸出信號(hào)ALE用于鎖存P0的低8位地址。ALE輸出的頻率為時(shí)鐘振蕩頻率的16。PSEN：程序存儲(chǔ)器允許。輸出讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。取指令操作期間，PSEN的頻率為振蕩頻率的16；若此期間有訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的操作，則有一個(gè)機(jī)器周期中的PSENEA/VPP：①EA=0,單片機(jī)只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)8031此引腳必須接地。EA=1，單片機(jī)訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。對(duì)內(nèi)部有程序存儲(chǔ)器的8XX51單片機(jī)，此引腳應(yīng)接高電平，但若地址值超過(guò)4KB范圍（0FFFH），單片機(jī)將自動(dòng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。②P0口：P0口可以作為輸入/輸出口，但在實(shí)際應(yīng)用中，常作為地址/數(shù)據(jù)總線口，即低8位地址與數(shù)據(jù)線分時(shí)使用P0口。低8位地址有ALEP1口：PP2口：P2口可以作為輸入口或輸出口使用，外接存儲(chǔ)器與I/O接口時(shí)，又作為擴(kuò)展系統(tǒng)的地址總線，輸出高8位地址，與P0P3口：P3口為雙功能口。作為第一功能使用時(shí)，其功能與PP3口引腳特殊功能P3.0RXD（串行輸入線）P3.1TXD（串行輸出線）P3.2INT0（外部中斷0P3.3INT1（外部中斷1P3.4T0（定時(shí)器0外部計(jì)數(shù)脈沖輸入）P3.5T1（定時(shí)器1外部計(jì)數(shù)脈沖輸入）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通信號(hào)輸出）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出）3.3四位七段數(shù)碼管介紹圖3四位七段數(shù)碼管四位七段數(shù)碼管介紹：ABCDEFG為段選，分別對(duì)應(yīng)七段發(fā)光二極管中的一段，DP對(duì)應(yīng)小數(shù)點(diǎn)，1234為位選，分別對(duì)應(yīng)四位數(shù)。3.4電路設(shè)計(jì)電路總體框圖：圖43.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖7計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到111的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖8計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到110的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖9計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到101的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖10計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到100的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖11計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到010的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖12計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到001的實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合理論設(shè)計(jì)結(jié)果3.6實(shí)驗(yàn)儀器74LS114芯片2塊，74LS00芯片和74LS08芯片個(gè)1塊，2.5伏燈泡3個(gè)，5伏電源2個(gè)，信號(hào)電壓源1個(gè)，開(kāi)關(guān)導(dǎo)線若干4串行序列檢測(cè)器（檢測(cè)序列：1010）4.1原始狀態(tài)圖（1）可建立下圖所示的原始狀態(tài)圖圖13原始狀態(tài)圖（2）進(jìn)行狀態(tài)化簡(jiǎn)，得最簡(jiǎn)狀態(tài)圖圖14最簡(jiǎn)狀態(tài)圖4.2二進(jìn)制編碼后的狀態(tài)圖（1）因狀態(tài)數(shù)M=4,應(yīng)取n=2。（2）進(jìn)行狀態(tài)編碼，取S0（3）畫(huà)編碼后的狀態(tài)圖:圖15編碼后的狀態(tài)圖4.3選擇觸發(fā)器，求時(shí)鐘方程、輸出方程、狀態(tài)方程和驅(qū)動(dòng)方程（1）選擇觸發(fā)器選用兩個(gè)CP上升沿觸發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器（2）時(shí)鐘方程CP（3）輸出方程YQ1X000111100000001101000圖16Y的卡諾圖Y=（4）狀態(tài)方程Q1X0001111000001100111011011010圖17電路次態(tài)的卡諾圖QQ1X00011110000101101011圖18Q1QQ1X00011110000101111100圖19Q0QQ（5）驅(qū)動(dòng)方程JKJ4.4邏輯電路圖圖20串行序列檢測(cè)器（檢測(cè)序列：1010）電路圖4.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖21輸入一個(gè)1時(shí)的輸出圖22輸入1后輸入一個(gè)0時(shí)的輸出圖23輸入10后輸入一個(gè)1時(shí)的輸出圖24輸入101后輸入一個(gè)0時(shí)的輸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論結(jié)果一致4.6實(shí)驗(yàn)儀器74LS114芯片一片，74LS136、74LS05、74LS08、74LS11芯片各一片，2.5伏燈泡3個(gè)，5伏電源4個(gè)，開(kāi)關(guān)導(dǎo)線若干5基于74191芯片仿真設(shè)計(jì)23進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器并顯示計(jì)數(shù)過(guò)程5.1設(shè)計(jì)過(guò)程采用并行異步置數(shù)功能設(shè)計(jì)23進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器22=16+4+2；即00010110所以置數(shù)時(shí)，高位置入數(shù)據(jù)0001，低位置入數(shù)據(jù)0110計(jì)數(shù)時(shí)，當(dāng)計(jì)數(shù)至0時(shí)，CO/BO=1；所以用兩個(gè)CO/BO的異或輸入給置數(shù)控制端LD5.2邏輯電路圖圖2523進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器電路圖5.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖26輸出23時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖27輸出1時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論結(jié)果一致5.4實(shí)驗(yàn)儀器74191芯片2片，74LS01芯片1片，16進(jìn)制顯示器2個(gè)，信號(hào)源1個(gè)，5伏電源1個(gè)，開(kāi)關(guān)導(dǎo)線若干6設(shè)計(jì)總結(jié)經(jīng)過(guò)這次的設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)以前認(rèn)為很簡(jiǎn)單的一些邏輯門(mén)也有一些不知道的屬性，各個(gè)門(mén)都有它獨(dú)特的作用，只有合理搭配，合理使用，才能得到穩(wěn)定的功能，異步同步，串行并行都要在合理的地方應(yīng)用才行。7參考文獻(xiàn)[1]余孟嘗.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程.3版.北京:高等教育出版社，2006.[2]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ):數(shù)字部分.4版.北京:高等教育出版社，2000.[3]蔡惟錚.集成電子技術(shù).北京:高等教育出版社，2004[4]李世雄,丁康源