３叶技２０１４年第２７卷第４期 Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｃｉ．＆Ｔｅｃｈ．／Ａｐｒ．１５．２０１４ 基于Ｐｒｏｔｅｕｓ的任意进制计数器设计与仿真 孙红霞 （铁岭师范高等专科学校工学院，辽宁铁岭摘 要１１２０００） 提出一种基于Ｐｒｏｔｅｕｓ软件的任意进制计数器的设计。以７４ＬＳ１６３集成计数器为基础，用置数法设计了两 种４８进制计数器，采用Ｐｒｏｔｅｕｓ软件对计数器进行仿真。结果表明，Ｐｒｏｔｅｕｓ软件具有实现４８进制计数器的功能。仿真 图像清晰，能快速准确地验证设计结果。 关键词Ｐｒｏｔｅｕｓ；计数器；置数法；仿真 中图分类号ＴＰ３９１．９；Ｇ４３４ 文献标识码Ａ 文章编号１００７—７８２０（２０１４）０４—１２８—０４ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂａｓｅ－ｎ Ｃｏｕｎｔｅｒ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｐｒｏｔｅｕｓ ＳＵＮ Ｈｏｎｇｘｉａ （Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｉｅｌｉｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｔｉｅｌｉｎｇ １ １２０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｂａｓｅ—ｎ ｃｏｕｎｔｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｐｒｏｔｅｕｓ Ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．Ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｓｅ－４８ ｃｏｕｎｔｅｒｓ ａｒｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂｙ ｌｏａｄ ｍｅｔｈｏｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ７４ＬＳ１６３ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｏｕｎｔｅｒ，ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ Ｐｒｏｔｅｕｓ Ｓｏｆｔ— ｗａｒｅ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ Ｐｒｏｔｅｕｓ Ｓｏｆｔｗａｒｅ ｃａｎ ｃａｌＴｙ ｏｕｔ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ ｂａｓｅ－４８ ｃｏｕｎｔｅｒｓ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｍ— ａｇｅ ｉｓ ｃｌｅａｒ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｑｕｉｃｋｌｙ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｐｒｏｔｅｕｓ；ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｏｕｎｔｅｒ；ｌｏａｄ ｍｅｔｈｏｄ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｅｕｓ软件是英国Ｌａｂ Ｃｅｎｔｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ公司推 出的ＥＤＡ软件。它不仅具有ＥＤＡ工具软件的仿真功 能，还能仿真单片机及外围器件¨ ｊ。 计数器是数字系统中常用的时序逻辑电路 Ｊ，可 用于计数、分频、定时、产生节拍和脉冲序列及进行数 字运算 Ｊ。集成计数器有异步和同步之分，而集成计 数器的置零和置数也有异步和同步，利用这些功能可 以构成任意进制计数器 ｊ。以集成计数器为基础，设 计任意进制计数器有归零法 和置数法【 。用虚拟 １ Ｐｒｏｔｅｕｓ软件及特点 Ｐｒｏｔｅｕｓ软件功能强大，可以从原理图布图、代码调 试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到ＰＣＢ设 计，可真正实现从概念到产品的完整设计。它可用虚拟 仪器仪表完成各种参数的测试，仿真整个实验过程。其 软件界面直观、操作方便、仿真速度快 。该软件适合 模拟电子技术、数字电子技术和微控制器系统的仿真与 设计 Ｊ，可以精确分析电路的工作点、瞬态特性、频率 特性、传输特Ｉ生、噪声、失真以及傅里叶频谱分析等 Ｊ。 仪器对数字电路进行设计和仿真，可以使设计方便快 捷 Ｉ９ Ｊ。文中以具有同步清零功能的集成４位同步２ 进制计数器７４ＬＳ１６３为基础，以Ｐｒｏｔｅｕｓ软件为平台进 行任意进制计数器的设计。 ２置数法设计原理 ２．１ 集成计数器７４ＬＳ１６３的的功能 ７４ＬＳ１６３的功能如表１所示。 表１ ４位同步２进制计数器７４ＬＳ１６３的功能表 ２．２置数法设计原理 ：２０１４－０１ －０７ ９６０－－）苎 ：孙红霞 ’女，副教授。研究方 物理’ 能设 进 设有 进制集成计数器，‘ ’ 、要利用计数器的置数功 Ⅳ‘爵’ 蔷 …幕．，， … …… Ｅ ｍａｉｌ ｌｓｚｓｈｘ＠物理教学。 －￣ ｒｎｎｌ１．． ｔ１６３．ｃｏｎ 。 一 。 …… ’ 。 １２８——ＷＷＷ．ｄｉａｎｚｉｋｅＪｉ．０ｒｇ 孙红霞：基于Ｐｒｏｔｅｕｓ的任意进制计数器设计与仿真 数据预先置人计数器。利用异步置数控制端构成Ⅳ 进制计数器时，应在输入第Ⅳ个计数脉冲后，计数器 ｒ ’’ 输出的高电平通过控制电路产生一个置数信号加到置 数控制端上，使计数器返回到初始预置数状态，实现Ⅳ 进制计数；利用同步置数控制端构成Ⅳ进制计数器 时，由于同步置数控制端获得置数信号，需再输人一个 计数脉冲，才能将预置数置人计数器中，因此，应在输 人第Ｎ一１个计数脉冲时，使同步控制端获得置数控 上ｓｗ—ＳＰ１）Ｔ ＮＯ…１ Ｕ１（（ １ Ｋ｝Ａ ｎｎ． 【） ６３ 制信号，在第，ｖ个计数脉冲到来时计数器返回到初始 预置数状态，实现，ｖ进制计数。利用７４ＬＳ１６３设计Ⅳ 进制计数器的具体步骤为： （１）确定最大计数状态 ５ 一。，并写出Ｓ 一，对应 的２进制代码。 Ｎ（）Ｔ 图２ 可控进制的５进制计数器电路、结果显示 电路中，控制信号 经开关ＳＷ．接至电源或地， 通过开关触点的切换可输入１或０；其他控制信号 ＥＮＰ、ＥＮＴ以及ＣＬＲ均接电源；非门 对计数器的输 （２）根据ｓ 一。写出置数端控制信号的逻辑表达 式，即反馈置数函数。 出进行译码，其输出接ＬＯＡＤ信号；数码管接计数器的 输出，显示计数结果。 （３）利用Ｐｒｏｔｅｕｓ软件，选择器件，在计算机屏幕上 根据置数逻辑创建仿真电路。 （４）选择脉冲信号源输入，用示波器或数码管作 为测量或显示仪器，观测结果。 如图ｌ所示，是以７４ＬＳ１６３为基础，用置数法设计 的８进制计数器仿真电路。 （２）电路工作原理。当开关ＳＷ，切换至上触点， Ｍ＝１，计数器初始预置数为ＤＣＢＡ＝０１００，在计数脉冲 的作用下，计数器的输出状态为０１００，０１０１，…．１０００， 当输出为１０００时经非门 ，使ＬＯＡＤ＝０，在下一个计 数脉冲上升沿到来时，输出又变为０１ｏ０。在整个计数 循环中，共有５个稳定状态，是５进制计数器，仿真结 果如图２所示；当开关ＳＷ．切换至下触点，Ｍ＝０，计数 器初始预置数为ＤＣＢＡ＝０００１，计数器共有８个稳定 状态，实现８进制计数器，仿真结果如罔３所示 朋 Ｐｒｏｔｅｕｓ软件实现了可控进制加法汁数器功能。 ＿Ｌ－ｓ 一 ）一１ ＮＯ ｌ、 ＵＩ（ＣＬＫ ＪＡ ｎｎ７４ＬＳｌ０ ． 图１ ８进制计数器的仿真电路、结果显示 ７４『＿Ｓｌ ｆ ， ８进制计数器的２进制代码为 一。＝Ｓ ＝０１１ｌ，由 此求出反馈置数函数ＬＯＡＤ＝Ｑ Ｑ Ｑ ，在元件库中选择 电源、地、脉冲信号源、门电路以及数码管，创建电路，数 码管接计数器的输出。运行仿真，在计数脉冲控制下， 数码管循环显示０、１、２、３、４、５、６、７、０、…，共８种输出状 态，结果表明陶ｌ电路实现了８进制加法计数功能。 ３．２ ４８进制计数器的设计与仿真 ＮＯＴ 图３ 可控进制计数器之８进制计数器电路、结果显示 用置数法设计模Ｍ＞１６的大容量计数器，可利用 多片７４ＬＳ１６３的级联获得。具体方法有３种：（１）先获 ３任意进制计数器设计与仿真 ３．１ 模Ｍ＜１６的计数器设计与仿真 以可控进制加法计数器为例。 得２５６（１６×１６）进制计数器．再朋置数法设计成４８进 制计数器。（２）先获得１００（１０×１０）进制计数器，再没 计成４８进制计数器。（３）将两片７４ＬＳ１６３分别设汁成 ６进制和８进制计数器，再通过级联，获得４８（６×８）进 制计数器。下面以前两种情况为例进行没计并仿真。 （１）两片７４ＬＳ１６３通过级联先获得２５６（１６×１６）进 （１）创建电路。在元件库中选择电源、地、开关、 脉冲信号源、门电路以及数码管，创建可控进制计数器 电路，如图１和 ２所示。 ＷＷ Ｗ．ｄｉａｎｚｉｋ￣ｊｉ．ｏｒｇ 孙红霞：基于Ｐｒｏｔｅｕｓ的任意进制计数器设计与仿真 制计数器法。１）写出５ 一。的２进制代码：Ｓ 一。＝Ｓ ＝ ００１０１１１１。２）反馈置数函数为ＬＯＡＤ＝Ｑ ＱＤＱ。Ｑ８Ｑ 。 ３）创建电路如冈３所示。４）脉冲信号源接入计数器脉冲输 入端ＣＬＫ，用带译码的１６进制数码管作状态输出的显示。 运行仿真电路。在计数脉冲的控制下，数码管以 ｌ６进制数的方式显示００，０１，０２，…，０９，０Ａ，ＯＢ，…， ＯＦ，１０，１１，…，２Ｆ，００，…，共４８种输出状态。图４电路 实现了以ｌ６进制数显示的４８进制计数器功能。 图４ 以１６进制数显示的４８进制计数器电路 （２）两片７４ＬＳ１６３通过级联先获得１００（１０× ＱＩｃＱ。Ｑ Ｑ 。３）创建电路如图５所示。４）脉冲信号 源接人计数器脉冲输入端ＣＬＫ，用数码管作状态输 出显示。 １０）进制计数器法。１）写出 一。的２进制代码：５ 一 ＝ Ｓ ＝０１０００１ １ １。２）反馈置数函数为ＬＯＡＤ＝ 图５ 以１Ｏ进制数显示的４８进制计数器 （下转第１３４页） １３０ ＷＶｌ／ＶＶ．ｔｌ｜ａｎｚｉｋｔ：，ｊｉ．ｏｒａｌ 刘晓光，等：基于ＤＳＰ的空时编码盲识别设计和实现 试证明与期望相一致，验证了设计的合理性和 正确性。 参考文献 …一” 拉森・斯托卡．无线通信中的空时分组编码［Ｍ］．任品 毅，译．西安：西安交通大学出版社，２００６． ＣＨＯＱＵＥＵＳＥ Ｖ，ＹＡＯ Ｋ，ＣＯＬＬＩＮ Ｌ．Ｂｌｉｎｄ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｏｆ ｌｉｎｅａｒ ｓｐａｃｅ ｔｉｍｅ ｂｌｏｃｋ ｃｏｄｅｓ［Ｃ］．ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ａｅｏｕｓｔ Ｓｐｅｅｃｈ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓ，２０１０，５８（３）：１２９０—１２９９． Ａｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ．ＡＤＳＰ—ＴＳ２０１ Ｓ ＴｉｇｅｒＳＨＡＲＣ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ ｐｒｏ— ｇｒａｍｍｉｎｇ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ［Ｍ］．ＵＳＡ：Ａｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ，２００５． Ａｎｌｏｇ Ｄｅｖｉａｉｃｅ．ＡＤ７８６４：４一ｃｈａｎｎｅｌ，ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ ｓａｍｐｌｉｎｇ． ＳＮＲ／ｄＢ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ，１２一Ｂｉｔ ＡＤＣ ｄａｔａ ｓｈｅｅｔ［Ｍ］．ＵＳＡ：Ａｎｌｏｇ Ｄｅｖｉａ－ ｉｃｅ，２００９． 图６ 系统采用的算法在不同参数下的识别性能比较分析图 ＡＤＩ．ＡＤＳＰ ＴＳ２０１一ＥＺ—ＫＩＴ ｌｉｔｅ ｍａｎｕａｌ ｒｅｖｉｅｗ２．０［Ｍ］． ３结束语 ＤＳＰ芯片具有的特殊软硬件结构和指令系统，使 其能高速处理各种数字信号处理算法。基于此设计的 空时编码盲识别方法具有速度快、精度高的特点。同 时该系统依靠简洁的外部硬件电路设计和合理的软件 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ｒＬ ｒＬ ｒＬ ｒＬ ｒＬ ｒＬ ｒＬ ｒＬＵＳＡ：ＡＤＩ Ｃｏｎｐｒａｔｉｏｎ，２００５． ＶＡＨＩＤ Ｔ，ＨＡＭＩＤ Ｊ，ＣＡＬＤＥＲＢＡＮＫ Ａ Ｒ．Ｓｐａｃｅ—ｔｉｍｅ ｂｌｏｃｋ ｃｏｄｅｓ ｆｒｏｍ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｄｅｓｉｇｎｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｆｎｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｈｅｏｒｙ，１９９９，４５（５）：１４５６—１４６７． 程云鹏，张凯院，徐仲．矩阵论［Ｍ］．３版．西安：西北工业 ８ 程序设计，能够实现对常用空时编码模式的正确识别。 且该系统的可扩展性良好，当需要识别最新的空时编 １Ｊ］Ｊ］Ｊ］Ｊ １Ｊ］ｊ １ 大学出版社，９ ２００６． 刘书明，罗勇江．ＡＤＳＰ ＴＳ２ＯＸＳ系列ＤＳＰ原理与应用设 ｒＬ 计［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２００７． 孙，王俊，李伟，等．ＤＳＰ／ＦＰＧＡ嵌入式实时处理技术 及应用［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，２０１１． 码时，只需将其放入编码方式候选集中，为其分配显示 接口即可，而无需过多更改硬件设置及软件程序。 （上接第１３０页） 运行仿真电路。在计数脉冲的控制下，数码管以 １Ｏ进制的方式显示０ｏ，０１，Ｏ２，…，４６，４７，００，…，共４８ ［３］杨志忠，卫桦林．数字电子技术基础［Ｍ］．２版．北京：高 等教育出版社，２００９． 种输出状态。图５电路实现了以１０进制数显示的４８ 进制计数器功能。 ［４］清华大学电子教学组，阎石．数字电子技基础［Ｍ］．５版． 北京：高等教育出版社，２００６． ［５］杨志忠，卫桦林．数字电子技术学习指导［Ｍ］．３版．北 京：高等教育出版社，２００８． ［６］杨旭，刘婷婷．基于Ｍｕｈｉｓｉｍ的２４进制计数器的设计和 仿真［Ｊ］．河北能源职业技术学院学报，２０１３（３）：７３—７４． ４结束语 用Ｐｒｏｔｅｕｓ软件实现了可控进制计数器和４８进制 计数器的设计与仿真，设计结果得到很好地验证。以 Ｐｒｏｔｅｕｓ软件为平台进行任意进制计数器的模拟设计， ［７］赵家松，周兵，闫伟榆．基于集成计数器的Ｎ进制计数器 设计与仿真［Ｊ］．电子设计工程，２０１２，２０（４）：２７—３０． ［８］ 黄进文．时序电路虚拟仪器仿真状态数据交换研究［Ｊ］． 电子科技，２０１０，２３（８）：９４—９６． 搭建电路快捷，修改方便。 参考文献 ［１］朱清慧，张凤蕊，翟天嵩，等．Ｐｒｏｔｅｕｓ教程——电子线路设 ［９］ 习大力．基于Ｍｕｈｉｓｉｍ８的电压串联负反馈放大器仿真 ［Ｊ］．电子科技，２０１３（４）：１４０—１４２． 计、制版与仿真［Ｍ］．２版．北京：清华大学出版社，２０１１． ［２］ 谢龙汉，莫衍．Ｐｒｏｔｅｕｓ电子电路设计及仿真［Ｍ］．北京：电 子工、Ｉ 出版社，２０１２． ［１０］王锋．基于Ｐｒｏｔｅｕｓ的数字时钟设计与仿真［Ｊ］．福建电 脑，２００９（１Ｏ）：１３５—１３６． Ｊ３ ＷＷＷ．ｄｉａｎｚｉｋｅｊｉ．ｏｒｇ
