广东工业大学实验报告
学院：自动化专业:电力系统自动化11级4班
姓名：xxx 学号：xxxxxxxx 实验日期：2013年5月29日实验地点：实二212
可编程逻辑器件FPGA实验二
计数译码显示系统设计
一、实验目的
1、掌握中规模集成计数器的逻辑功能，以及任意进制计数器的设计方法
2、熟悉显示译码器和数码管的原理及设计应用
3、了解用数字可编程器件实现集成计数译码显示电路的方法
4、学会分频器的使用
5、进一步熟悉QUARTUS软件的基本使用方法
二、实验原理
1、计数器
a)74LS161是十六进制计数器，每输入16个计数脉冲计数器工作一个循环，并在输出端产生一个进
位输出信号，是一个4位同步二进制加法计数器。

不仅如此，还具有预置数、保持和异步置零等附加功能。

b)74LS190是十进制计数器，每输入10个计数脉冲计数器工作一个循环，并在输出端产生一个进位/
借位输出信号，是一个同步加/减计数器。

同一般计数器一样，具有预置数、保持和异步置零等附加功能，而且，还多了一个选择电路加、减法的功能。

2、显示译码器和数码管
显示译码器分为：七段字符显示器（简称七段数码管）和BCD-七段显示
数码显示器分为：发光二极管数码管(LED数码管)和液晶显示数码管(LCD数码管)
3、分频器
分频器用于对较高频率的时钟脉冲进行分频操作，得到较低频率的信号，可用于计数。

三、实验内容
1、用74161设计一个十九进制的计数器
（1）原理图
关于加法器仿真的说明：实验要求输入50Mhz的高频率时钟脉冲，通过74292产生1秒左右的的输入时钟，但在仿真过程中，如果按照实际操作，仿真时间会比较长，而要验证加法器的计数是否正确，可以通过以下方法验证：
1.将输入50MHZ的输入端和分频器74292两个部分与右边的电路分开，放置一边；
2.重新给右边电路一
个输入信号，通过一个普通输入端，和一个周期为10ns的时钟脉冲，然后进行仿真即可，结果如下图所示。

（2）功能仿真波形
（3）时序仿真波形
2、用74190设计一个十二进制减法计数器
（1）原理图
（2）功能仿真波形
（3）时序仿真波形
四、实验总结
1、实验故障及解决方法
a)计数器跳变点不正确。

解决办法：可以尝试多种方案，通过时钟仿真，最后确定正确的跳变点。

b)DE-Ⅱ板上的时钟脉冲不能进行正常工作。

解决办法：可以改变输入的频率，换用37MHZ或者
50MHZ，或者直接换一块实验板。

c)减法器的手动输入按键灵敏度太高或者太低。

解决办法：可以换用其他的按键，key1或者其他，
甚至直接换一块实验板。

d)高位没有灭零。

解决办法：将7447的RBIN端接地即可。

2、实验体会
a)计数器的设计过程比较麻烦，不过这样才能够真正的把书上学到的知识用到实验上。

在设计过程中，有时要到网上找资料，和同学讨论，通过功能仿真和时序仿真，最后看到结果出来的时候，非常高兴。

通过这个实验，计数器的设计方面比较理解了，实际操作也比较清晰。

b)当到实验室里把自己设计的电路下载到实验板上时，只要设计不出错，操作方面基本不会出现什么问题，除非实验板本身有问题。

c)所以，整个实验，比较有难度和趣味的还是在电脑上设计的时候，最开心的时候是在实验板上看到理想的计数结果出现。

五、思考题
1、七段数码管分为共阴极和共阳极两类，本实验用的是哪一类？对两种数码管，各该选用何种型号的译码
器？
本实验使用的七段数码管是共阳极，对应7447译码器，而共阴极的数码管对应7448译码器。

2、 在采用集成计数器构成任意N 进制计数器时，常采用哪两种方法？各有何特点？
常用的有置数法和置零法
当N<M 时
a) 置零法：适用于有置零输入端的计数器。

对于有异步置零输入端的计数器，它的工作原理如下，设原
有的计数器为M 进制，当它从全0状态0s 开始计数并接收了N 个计数脉冲以后，电路进入N s 状态。

在此时产生一个置零信号加到计数器的异步置零输入端，则计数器将立刻返回0s 状态，这样就跳过了M-N 个状态而得到了N 进制计数器。

b) 置数法：与置零法不同，它是通过给计数器重复置入某个数值的方法跳越M-N 个状态，而得到了N 进
制计数器。

当N>M 时
这时必须用多片M 进制计数器组合起来，才能构成N 进制计数器。

电路可以分为并行进位方式和串行进位方式。

而跳变方式跟上面N<M 的情况相同。