数字式100进制加减计数电路的工作原理及制作

工作原理

1、振荡与分频：晶振X1与集成电路ICl（4060）内部的非门电路共同产生32768Hz的方波信号，经IC1进行214分频后由IC1的13脚输出频率为2Hz的方波信号，再经IC2（集成触发器74LS73）分频一次，输出1Hz的方波信号作为计数器的计数脉冲，送入到个位计数器IC4进行计数。

振荡电路中的R1为反馈电阻；其数值较大（10MΩ）有利于提高振荡频率的稳定性。电容C1、C2与晶体构成一个谐振型网络，实现对振荡频率的控制，同时提供180度相移，从而和IC1内部的非门构成一个正反馈网络满足振荡条件，使振荡电路正常电工作。

2、计数：计数电路由二块74LS190（IC4、IC5）构成个位和十位的计数。

IC4的13脚为进位输出端/借位输出端）与IC5的14脚（计数脉冲输入端）相连，完成个位向十位进位或借位的功能。

3、译码与显示：该部分电路由两块74LS48（IC6、IC7）和两个数码管组成，IC6对个位计数电路输出的8421BCD码进行译码驱动，数码管显示，IC7对十位计数电路输出8421BCD码进行译码驱动，数码管显示。

4、控制电路：主要由三个按钮SB1、SB2、SB3和一块双JK触发器74LS73构成。

①加法计数控制：接通电源的瞬间，由于电容C4两端的电压不能突变而为0，故IC3A、IC3B的CLR=O，故两触发器清零，即1Q=2Q=O，1Q=2Q=1，2Q=0送到IC2的CLR端，使其清零，此时IC2无计数脉冲输出到计数器74LS190，又因IC3B的Q（的反）=1，该信号送到74LS190的使能控制端（CTEN），则计数器工作在保持状态，故开机后，数码显示不变。再按一次SB2，IC4、IC5的LOAD变为低水平，使IC4、IC5处于并行输入状态，同时因A=D=U/D=0，B=C=0，故IC4、IC5的QA=QB=QC=QD=0，故显示为00（置0），再按一次SB3（启动）使IC3B获得一个下降脉冲，则IC3B输出从O翻转为1，使IC2输出计数脉冲，送至IC4，同时因IC3B的Q（的反）转为0，则IC4、IC5的CTEN=0，此时虽然C4充电后变为高电平，但IC3A无下降脉冲触、发，故其Q保持为0，则U/D=0，故IC4、IC5开始作加法计数。由IC4与IC5的级联关系可知，IC4的进位输出信号作为IC5的计数脉冲，故当个位计数到9时，第十个CP脉冲上升沿到时．RCO/BO有进位脉冲输出到十位，十位开始计数。当计数到99时，第100个脉冲到时，数码显示为00，完成一次100进制加法计数功能。

计数过程中，若要停止计数，再按一下SB3，使IC3B获得一个下降脉冲，其输出端Q翻转为0，Q（的反）=1，则IC4、IC5的CTEN=1，则计数器停止计数而处于保持状态，再SB3-次，又接着计数，实现暂停/开始功能。

②减法计数控制：开机后，因C4作用，IC3A、IC3B、IC2清零，再按一下SB1，D1导通，因C3很小，放电很快，故IC4、IC5的LOAD端变为低电平，则它们处于并行输入状态，同时IC3A被触发，Q由0变1，则A=D=U/D=1，B=C=0（接地），故QAQBQCQD=1001，该数码经译码驱动，显示99（置9），再按一次SB3（启动减法计数）IC3B被触发翻转，Q由0变1，IC2工作，输出计数脉冲，Q由1变0，故IC4、IC5的CTEN=0，则计数数开始作减法计数，若需暂停，则按SB3即可。由级联关系可知，IC4的十三脚输出借位脉冲信号。

③加减计数的相互转换控制若原来是作加法计数，要转为减法计数，则按一次SB1，则IC3A的Q端翻转，由0变1，则A=D=U/D=1，且LOAD=0，则数码管重新置99，再按一下SB3，启动减法计数，反之则反。

④保护电路：接入电容C3是为了避免触发器IC3A触发后，因延时翻转，而IC4、IC5的LOAD端的低电平随着按钮复位而很快消失，造成不置00或不置99，接入C3后，在SB1、SB2复位之后，但因C3充电须要一段时间，故使LOAD保持一段低电平，等待IC3A的延时翻转，以防出现竞争冒险。二极管D1、D2起隔离作用，以免按SB1或SB2时相互干扰或集成电路之间相互干扰。

5、指示电路：LED是加减法计数指示灯，当作加法计数时，LED发光，作减法计数时，LED不发光。

主要元件

IC1为一块4060作分频器，IC2、IC3为二块74LS73，IC4、IC5为二块74LS190作计数器，IC6、IC7为二块74LS48译码器，显示为两块共阴极数码管。

由以上分析可知该电路可做加法计数或减法计数，可用于有关数显电路或倒计时场合。通过制作该电路，对热爱数显电路设计与制作有所帮助与提高。