五十一進制計數器的設計與仿真實現

龔猷龍

(重慶工商職業學院 重慶九龍坡 400052)

一、設計思路

計數器由計數器、譯碼器、顯示器三部分電路組成，再由555定時器組成的多諧振蕩器來產生方波，充當計數脈沖來作為計數器的時鐘信號，計數結果通過譯碼器顯示。

我們采用一個十位進制和六位進制來實現五十一進制。十位可以用74ls160芯片來實現六進制，個位可以使用74ls160芯片來實現十位制。實現五十一進制可以用一個十位進制和六位進制來實現。十位可以用74ls160芯片來實現六進制。個位可以使用74ls160芯片來實現十位制。

1.構成六進制計數器可以利用74ls160置零法和置數法來實現。采用74ls160置零法的實現原理：計數器從全零狀態開始計數，當脈沖信號的上升沿或者下降沿到來，計入一個脈沖，直至計入6個脈沖后，譯碼產生低電平信號將74ls160清零，從而得到一個六進制計數器。

2.同理，各位十進制也可以利用74ls160來實現[1]。

二、計數器設計

(一)計數器的原理

計數器其實可以看成是一個加法器。如果把計數的步調設置均勻且間隔為1秒，那計數器又可以看成是一個秒表。因此，計數器產品有很多功能。如果要將計數器設置為任意進制的，那可以按照數字邏輯電路的知識，通過異步復位或者預置數的功能，完成計數狀態的重置，以達到實現任意進制計數器的效果。例如，計數器先從0開始計數，直到計數器到達50，計數器再計一次數，則重新回到0。這樣，計數器就有五十一個狀態，也即是五十一進制計數器[2]。

(二)設計論證

本次設計是五十一進制計數器，需先按照一個60進制計數器來設計，即個位是十進制加法器，十位是六進制，待計數到50，再來一個脈沖信號，則重新將計數結果置零，這樣就實現了五十一進制計數器的設計。計數器輸出的信號經譯碼器/驅動器處理之后，再送到數字顯示器對應的筆劃段，最終顯示為五十一進制計數器。

1.555定時器電路：555定時器電路提供一個穩定且準確的方波信號(頻率為32768赫茲)，確保計數器是均勻計數。

2.分頻器電路：分頻器電路將555定時器產生的高頻方波信號(頻率為32768赫茲)，經32768次分頻后得到低頻方波信號(頻率為1赫茲)，用于計數器按照每1秒鐘完成一次計數。分頻器實現的功能就是計數器。

3.計數器電路：個位和十位計數器電路構成，而根據設計要求，需選擇51個計數狀態，即個位和十位計數器為五十一進制計數器。

4.譯碼器驅動顯示電路：譯碼驅動電路將計數器輸出的8421BCD碼轉換為數碼管需要的邏輯取值，同時提供足夠的工作電流以保證數碼管正常工作。

三、仿真實現

(一)五十一進制計數器電路元件的選擇與計算

1.7400四通道兩輸入與非門集成電路。7400是廣泛應用的數字IC之一，它內含4個獨立的2輸入端與非門，其邏輯功能是：輸入端全部為1時，輸出為0；輸入端只要有0，輸出就為1。

2.7447：數碼管譯碼器。7447數碼管譯碼器的主要功能：將二進制BCD碼轉換為7段LED數碼，并通過LED數碼譯碼驅動顯示。7447輸出的低電平可驅動7段共陽極LED數碼管，并顯示對應的數字[3]。

3.7段發光二極管顯示屏(7段數碼管)。

(二)仿真

圖1 五十一進制計數器仿真結果

采用multisim軟件進行仿真，仿真圖如圖1所示。我們可以看到計數器的變化：從0一直計數，直到50停止。這可以看出實現了五十一進制計數器的功能[4]。

(三)應用拓展

其實，在實際應用中，我們用到五十一進制計數器的場景不多。雖然上面設計的是五十一進制計數器，但如果要設計其他進制計數器，其原理是相通的，同樣通過555定時器電路，通過控制計數器的狀態取值及改進設計的方法，就可以實現任意進制計數器。

四、結束語

計數器是數字邏輯電路中經常碰到的一種電路，由于其應用十分廣泛，在很多教材中會單獨提出這種電路，另外還有很多種優化或者改進的電路。然而，對于計數器電路來說，我們需要認真分析設計，掌握計數器的原理及設計方法，并采用仿真軟件完成計數器電路的仿真及功能驗證。因此，掌握計數器的原理及設計方法是學習數字邏輯電路的基礎。