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計(jì)數(shù)器是一個用以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能的時序部件，它不僅可用來及脈沖數(shù)，還常用作數(shù)子系統(tǒng)的定時、分頻和執(zhí)行數(shù)字運(yùn)算以及其它特定的邏輯功能。 計(jì)數(shù)器種類很多。按構(gòu)成計(jì)數(shù)器中的各觸發(fā)器是否使用一個時鐘脈沖源來分，有同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器。根據(jù)計(jì)數(shù)制的不同，分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。根據(jù)計(jì)數(shù)器的增減趨勢，又分為加法、減法和可逆計(jì)數(shù)器。還有可預(yù)制數(shù)和可變程序功能計(jì)數(shù)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(guī)模集成計(jì)數(shù)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(yùn)用這些器件。 計(jì)數(shù)器在現(xiàn)代社會中用途中十分廣泛，在工業(yè)生產(chǎn)、各種和記數(shù)有關(guān)電子產(chǎn)品。如定時器，報(bào)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(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控，擴(kuò)展更多功能。 1.1 計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)目的 (1)每隔1s，計(jì)數(shù)器增1；能以數(shù)字形式顯示時間。 (2)熟練掌握計(jì)數(shù)器的各個部分的結(jié)構(gòu)。 (3)計(jì)數(shù)器間的級聯(lián)。 (4)不同芯片也可實(shí)現(xiàn)六十進(jìn)制。 1.2 計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)組成 (1)用兩個74ls161芯片和門電路元件實(shí)現(xiàn)。 (2)當(dāng)定時器遞增到59時，定時器會自動返回到00顯示，然后繼續(xù)計(jì)時。 (3)本設(shè)計(jì)主要設(shè)備是兩個74LS161同步十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，并且由200HZ、5V電源供電。 (4)兩個芯片間的級聯(lián)。 - 六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)描述
2.1 74LS161的功能 74LS161為4位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器。圖2-1是它的管腳排列圖，其中 是異步清零端， 是預(yù)置數(shù)控制端，D3 D2 D1 D0是預(yù)置數(shù)輸入端，CTt和CTp是計(jì)數(shù)使能端，CO是進(jìn)位輸出端（CO=Q3 Q0）。 
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 | | | | | | | | | | | | × × × × D3 D2 D1 D0 × × × × × × × × × × × × | 0 0 0 0 D3 D2 D1 D0 保持 保持 計(jì)數(shù) |
（1）異步清零。當(dāng)＝0時，不管其他輸入端的狀態(tài)如何，不論有無時鐘脈沖CP，計(jì)數(shù)器輸出將被直接置零（Q3Q2QlQ0＝0000），稱為異步清零。 （2）同步預(yù)置數(shù)。當(dāng)＝1、＝0時，且在輸入時鐘脈沖CP上升沿的作用下，輸入端的數(shù)據(jù)D3 D2 D1 D0被置入計(jì)數(shù)器的輸出端，即Q3Q2QlQ0＝D3 D2 D1 D0。由于這個操作要與CP上升沿同步，所以稱為同步預(yù)置數(shù)。 （3）保持。當(dāng)＝＝1，且CTtCTp＝0時，不論有無CP脈沖作用，計(jì)數(shù)器都將保持原有的狀態(tài)不變。 （4）計(jì)數(shù)。當(dāng)＝＝CTt＝CTp＝1時，在CP端輸入計(jì)數(shù)脈沖，74161處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，其狀態(tài)表與表1 相同。 2.2方案框架 六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器個位和十位的實(shí)現(xiàn)：利用兩片74LS161分別作為六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的高位和低位，分別與數(shù)碼管連接。把其中的一個通過一個與門器件構(gòu)成一個十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，另一個芯片構(gòu)成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（個位）和六進(jìn)制計(jì)數(shù)器（十位）均采用反饋清零法利用兩個74LS161構(gòu)成。在計(jì)數(shù)過程中，不管74LS161輸出處于哪一狀態(tài)，只要異步清零輸入端出現(xiàn)低電平，74LS161的輸入端立即返回到0000狀態(tài)。清零信號消失后，74LS161又從0000狀態(tài)開始重新計(jì)數(shù)。這種方法即為反饋清零法。 計(jì)數(shù)器十位的計(jì)數(shù)要求:當(dāng)個位計(jì)數(shù)器從1001計(jì)數(shù)到0000時，十位計(jì)數(shù)器要計(jì)數(shù)一次，可通過兩芯片之間級聯(lián)實(shí)現(xiàn)。 使用200HZ時鐘信號作為計(jì)數(shù)器的時鐘脈沖。根據(jù)設(shè)計(jì)基理可知，計(jì)數(shù)器初值為00，按遞增方式計(jì)數(shù)，增到59時，再自動返回到00。圖2-2為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器的總體框圖。 
圖2-2 系統(tǒng)總體框圖
- 六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與仿真
3.1基本電路分析設(shè)計(jì) （1）十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（個位）電路：計(jì)數(shù)器應(yīng)從0000狀態(tài)開始計(jì)數(shù)，當(dāng)?shù)谑畟�CP脈沖出現(xiàn)時，即1010狀態(tài)出現(xiàn)時應(yīng)立即返回到0000狀態(tài)。需要說明的是，電路是在進(jìn)入1010狀態(tài)后立即被置成0000狀態(tài)。如圖3-1所示電路，Q3、Ql作為反饋信號接到與非門的輸入端，與非門的輸出端與74LS161的清零端相連。 圖3-1 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（個位） （2）六進(jìn)制計(jì)數(shù)器（十位）電路：計(jì)數(shù)器應(yīng)從0000狀態(tài)開始計(jì)數(shù)，當(dāng)?shù)诹鶄�CP脈沖出現(xiàn)時，即0110狀態(tài)出現(xiàn)時應(yīng)立即返回到0000狀態(tài)。需要說明的是，電路是在進(jìn)入0110狀態(tài)后立即被置成0000狀態(tài)。如圖3-2所示電路，Q3、Q2作為反饋信號接到與非門的輸入端，與非門的輸出端與74LS161的清零端相連。 圖3-2 六進(jìn)制計(jì)數(shù)器（十位） - 來自個位的進(jìn)位電路：十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（個位）的輸出端Q1、Q2接到與門的輸入端，與門的輸出端與六進(jìn)制計(jì)數(shù)器（十位）相連。當(dāng)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（個位）計(jì)數(shù)到1001狀態(tài)時，六進(jìn)制計(jì)數(shù)器（十位）ET端接收到1信號，此時六進(jìn)制計(jì)數(shù)器（十位）處于保持狀態(tài)，當(dāng)下一個CP脈沖信號到來時，計(jì)數(shù)器（個位）和計(jì)數(shù)器（十位）同時處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，緊接著計(jì)數(shù)器十位ET端接收到0信號，繼而保持新的狀態(tài)。來自個位的進(jìn)位電路如圖3-3所示。
圖3-3 來自個位的進(jìn)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 | | | | | | | 級聯(lián)構(gòu)成60進(jìn)制計(jì)數(shù)器 | | | | 輔助設(shè)計(jì)構(gòu)成其他計(jì)數(shù)器 | | | | 輔助設(shè)計(jì)構(gòu)成個位進(jìn)位電路 | | | | | | | | | | | | |
（6）譯碼顯示電路 圖3-5 譯碼顯示電路 綜上所述，可設(shè)計(jì)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路如圖3-6所示。 圖3-6 六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 3.2 計(jì)數(shù)器電路的仿真 進(jìn)入Multisim12.0界面，選擇放置元件，按照電路圖進(jìn)行線路連接，同時標(biāo)明所需參數(shù)值，確認(rèn)電路無誤后，即可單擊仿真按鈕，實(shí)現(xiàn)對電路的仿真工作。觀察結(jié)果看是否與理論分析的預(yù)測結(jié)果相同。如圖3-7所示為該六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的仿真圖。 圖3-7 六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路仿真圖
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