五十一进制计数器的设计与仿真实现

龚猷龙

(重庆工商职业学院 重庆九龙坡 400052)

一、设计思路

计数器由计数器、译码器、显示器三部分电路组成，再由555定时器组成的多谐振荡器来产生方波，充当计数脉冲来作为计数器的时钟信号，计数结果通过译码器显示。

我们采用一个十位进制和六位进制来实现五十一进制。十位可以用74ls160芯片来实现六进制，个位可以使用74ls160芯片来实现十位制。实现五十一进制可以用一个十位进制和六位进制来实现。十位可以用74ls160芯片来实现六进制。个位可以使用74ls160芯片来实现十位制。

1.构成六进制计数器可以利用74ls160置零法和置数法来实现。采用74ls160置零法的实现原理：计数器从全零状态开始计数，当脉冲信号的上升沿或者下降沿到来，计入一个脉冲，直至计入6个脉冲后，译码产生低电平信号将74ls160清零，从而得到一个六进制计数器。

2.同理，各位十进制也可以利用74ls160来实现[1]。

二、计数器设计

(一)计数器的原理

计数器其实可以看成是一个加法器。如果把计数的步调设置均匀且间隔为1秒，那计数器又可以看成是一个秒表。因此，计数器产品有很多功能。如果要将计数器设置为任意进制的，那可以按照数字逻辑电路的知识，通过异步复位或者预置数的功能，完成计数状态的重置，以达到实现任意进制计数器的效果。例如，计数器先从0开始计数，直到计数器到达50，计数器再计一次数，则重新回到0。这样，计数器就有五十一个状态，也即是五十一进制计数器[2]。

(二)设计论证

本次设计是五十一进制计数器，需先按照一个60进制计数器来设计，即个位是十进制加法器，十位是六进制，待计数到50，再来一个脉冲信号，则重新将计数结果置零，这样就实现了五十一进制计数器的设计。计数器输出的信号经译码器/驱动器处理之后，再送到数字显示器对应的笔划段，最终显示为五十一进制计数器。

1.555定时器电路：555定时器电路提供一个稳定且准确的方波信号(频率为32768赫兹)，确保计数器是均匀计数。

2.分频器电路：分频器电路将555定时器产生的高频方波信号(频率为32768赫兹)，经32768次分频后得到低频方波信号(频率为1赫兹)，用于计数器按照每1秒钟完成一次计数。分频器实现的功能就是计数器。

3.计数器电路：个位和十位计数器电路构成，而根据设计要求，需选择51个计数状态，即个位和十位计数器为五十一进制计数器。

4.译码器驱动显示电路：译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑取值，同时提供足够的工作电流以保证数码管正常工作。

三、仿真实现

(一)五十一进制计数器电路元件的选择与计算

1.7400四通道两输入与非门集成电路。7400是广泛应用的数字IC之一，它内含4个独立的2输入端与非门，其逻辑功能是：输入端全部为1时，输出为0；输入端只要有0，输出就为1。

2.7447：数码管译码器。7447数码管译码器的主要功能：将二进制BCD码转换为7段LED数码，并通过LED数码译码驱动显示。7447输出的低电平可驱动7段共阳极LED数码管，并显示对应的数字[3]。

3.7段发光二极管显示屏(7段数码管)。

(二)仿真

图1 五十一进制计数器仿真结果

采用multisim软件进行仿真，仿真图如图1所示。我们可以看到计数器的变化：从0一直计数，直到50停止。这可以看出实现了五十一进制计数器的功能[4]。

(三)应用拓展

其实，在实际应用中，我们用到五十一进制计数器的场景不多。虽然上面设计的是五十一进制计数器，但如果要设计其他进制计数器，其原理是相通的，同样通过555定时器电路，通过控制计数器的状态取值及改进设计的方法，就可以实现任意进制计数器。

四、结束语

计数器是数字逻辑电路中经常碰到的一种电路，由于其应用十分广泛，在很多教材中会单独提出这种电路，另外还有很多种优化或者改进的电路。然而，对于计数器电路来说，我们需要认真分析设计，掌握计数器的原理及设计方法，并采用仿真软件完成计数器电路的仿真及功能验证。因此，掌握计数器的原理及设计方法是学习数字逻辑电路的基础。