计数器可以实现按键计数、增减控制、手动/自动清零等功能。需要准备以下元器件：共阴极7段数码管、按键开关、CD4511(BCD锁存器/7段解码器/驱动器)、CD4516(可预置4位二进制加减计数器)、CD40106(或7414、六反施密特触发器)、CD4001(或7400、四二输入与非门)。另外，你需要准备一个5V的稳压电源或者自制的电源模块。
该电路以计数器集成块为核心，输入为计数、清零、增减切换三个按钮，输出经解码驱动器处理后由数码管显示。原理框图如下图所示。
一、计数器
根据设计要求，可增加或减少计数，应选用可逆计数器。在本设计中，选择了可预置的4位二进制加减计数器4516，如下图所示。计数脉冲从CP输入，二进制输出数据在脉冲的每个上升沿变化1。如果U/D端高，则增加1；反之，reduce L. RD为异步清零端，RD为高电平时，计数器清零。这个设计就是控制这三个输入。
此外，其他控制端也要合理设置：ld为异步数据预置控制端；LD为高时，DO ~ D3上的数据放入计数器，是计数控制端控制计数器的计数操作；当CI=O时，允许计数；当CI=1时，它保持不变。至于设置为高等级还是低等级，请自行考虑。
二、按键控制
一般来说，有两种方法连接钥匙开关。一种方式是平时为低电平，按下后变为高电平，如下图(A)所示，其中A点为控制信号输入端；另一方面，通常是高的，按下后就变低了，如下图(b)所示。读者可自行选择脉冲键的连接方式，但复位键必须按图(A)连接，读者可自行分析原因。
三、解码驱动程序
计数器输出的4位二进制数据不能直接送到数码管显示，4516也不能驱动LED点亮。
本设计选用7段解码器/驱动器4511，引脚排列如图所示。其中，A1、A2、A3、A4为BCD码输入，A1为最低位。这是灯测试终端。当液位升高时，显示屏将正常显示。当液位降低时，显示器将始终显示数字“8”，并且所有笔段将被点亮，以检查显示器是否有任何故障。BI是消隐功能端子。当电平为低时，所有笔段均为空白。当显示正常时，BI水平应该升高。另外，4511具有拒绝伪码的特性。当输入数据越过十进制数9(1001)时，显示的字体也会自动隐藏。LE是锁存控制端，高电平锁存，低电平传输数据。A ~ G为7段输出，可以驱动共阴极LED数码管。
另外，如下图所示，4511显示数字“6”时，A段和B段空白；显示数字“9”时，E段和D段是隐藏的，所以字符6、9不是很好看。如果需要设计普通的数字显示器，可以选择4026、4033作为解码驱动；如果需要驱动共阳极数码管，可以选择7447、7449、7446、74247等。
四、七段数码管
数字显示最常用的设备是七段数码管，它由七个发光二极管组成：A、B、C、D、E、F和G.通过使不同的LED组合发光，可以实现数字和字母的显示效果，如图5所示。一般LED的额定电压在2.7V DC左右，使用时要串联一个分压器。电阻值一般在400左右，如果需要高亮或者扫描可以适当降低。
七段数码管有CC和CA两种。CC型是常见的阴极数码管。每节LED的阴极连在一起，一节的通断由阳极控制，如下图(a)所示；CA型是共阳极，与CC型相反，如下图(b)所示。可以观察到两者的引脚排列基本一致，只是常见的端子分别是电源和地线。如果不知道准备的是哪种数码管，可以做一个简单的测试：将3脚或者8脚接地，再取一个lk电阻。一端接5V电源，另一端接触其他引脚。如果是开的，就是常见的负，如果不是开的，就是常见的正。这种方法也可以逐个确定每个LED对应的管脚。
五、键防抖
如果读者按照上面的步骤完成了设计，那么基本的计数功能已经实现了。但是，在实际测试中会发现一个严重的问题。每按一次键，数字都会跳过几次，按键时难免动作温柔。为什么？
这是因为，当按键按下和松开时，会有开关抖动，如上图(a)所示，有条件的读者可以用示波器观察一下。抖动会造成计数干扰，按一次键可能会计数多个数字。为了消除抖动的影响，可以使用积分电路和施密特触发电路来消除抖动，如下图所示。积分电路中的电容在达到饱和之前被充电，从而将抖动部分变成平滑的曲线，如上图(b)所示。抖动时间一般为10 ~织机。所以在本设计中，R=330，C=10F(如果使用电解电容，请注意不要接正负极)，施密特触发器选用40106(或7414)。
六、自动结算
在测试中，细心的读者会发现，增量计数达到9后，再次按下的键数不会发生变化。为什么？
原因很简单：4516是4位二进制计数器，输出数据可能超过9，但驱动电路无法驱动9以上的数字。要解决这个问题，需要增加一个自动清零电路，使电路达到10时自动归零。显然，当输出为10时，真正的二进制输出是“1010”，因此，Q3和Ql可以作为触发信号，当它们都为1时，向4516的RD端提供高电平清零。请读者自行设计。建议用普通与非门代替或门。用施密特在按键防抖中的非门来考虑，想想防抖和清零是不是只用一个集成电路就能完成。四和非施密特触发器(74132、4093)可以做吗？另外，倒数到0时自动设置9的功能很难实现，能力强的不妨挑战一下。
七、多位数显示
在实际应用或比赛中，往往需要显示多个位，这就需要多个数码管，也需要多个4511BCD进行解码和驱动。每个4511BCD需要4条输入数据线，N位数码管的显示需要4N条二进制数据线。为了简化硬件，可以控制4511BCD的锁存控制端LE(5脚)来完成数据线的并行复用。扫描信号的控制是借助十进制计数器CD4017完成的，如下图所示。读者可以根据这个框图扩展显示电路。需要提醒的是，扫描多位显示虽然节省了电路和器件资源，但增加了数据传输和控制的复杂度，数码管的亮度也明显减弱。
本文从易到难逐步完成了一个具有按键输入和数码管数据输出功能的简易计数器，并对其实用性进行了必要的改进，如按键防抖、自动清零、多位显示等。该设计结构简单，易学易懂，可移植性好，扩展性强。
它不仅适用于电子设计的入门实践；也可以灵活拆分，直接作为电子设计的输入模块和输出模块使用。简单计数器电路的原理图如下所示。
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