光控计数器课程设计实验报告docx.docx

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光控计数器课程设计实验报告docx

LIAOCHENGUNIVERSITY

课程设计报告

题目光控计数器

专业

班级

学号

姓名

2021年07月

一、设计任务与要求页码1

1.1设计目的页码1

1.2设计要求页码1

二、方案设计与论证页码2

2.1方案设计页码2

2.2工作原理页码2

三、单元电路设计与参数计算页码3

四、安装、调试及性能测试页码10

五、结论与心得页码11

六、参考文献页码12

光控计数器

、设计任务与要求

1.1设计目的:

1、进一步掌握数字电子技术的理论知识，培养工程设计能力和综合分析问题、解决问题的能力。

2、掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力；

3、了解一些中规模集成电路的接线方法；

4、熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。

1.2设计要求：

1.基本要求

（1）要求用数码管显示计数结果。

（2）设有手动复位（清零）。

2.扩展部分

设计两路光控电路，其输出能令计数器实现加、减计数。

二、方案设计与论证

2.1整个系统组成：

整个系统由五个部分组成：

光控电路、触发脉冲、加减计数、显示译码和数码显示，其工作原理框图如下：

光控电路

2.2工作原理：

首先由光控电路将接收的光信号转换为电信号，经由555定时器组成的施密特触发器整形和555定时器组成的单稳态触发器触发脉冲，输出计数脉冲信号。

再通过计数器和译码器，在数码显示管上显示数目的增加或减少，实现自动计数的功能。

三、单元电路设计与参数计算（

3.1实验仪器和设备：

NE555（3片）、

74LS74（1片）、

74LS192（2片）、

74LS47（2片）、

74LS00（2片）、

数码显示器（2只）、

电容、电阻若干。

3.2电路图

3.3原件及原理

555定时器

555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路。

它使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器，广泛用于信号的产生、变换、控制和检测。

在此课题中主要是用555定时器构成多谐振荡器，产生双D触发器所需要的时钟脉冲。

555_TlM£R_RAtEl>

R410KQ:

":

^Q.OtyF：

:

:

C4

±IODUF

VCC-T-5.0V

双D触发器

本课题中选用的是74LS74双D触发器，用于和其它芯片一起构成时序逻辑电路。

由于74LS74是上升边沿触发的边沿D触发器，电路结构是维特一阻塞型的，所以又称维特一阻塞触发器。

它要求控制端D的信号应超前CP脉冲上升边沿2Tpdl时间建立，并要求在CP脉冲触发边沿到来后继续维持lTpdl时间

与非门

本课题中选用了两个74LS00芯片和一个74LS20芯片，与双D触发器一起构成时序控制电路。

其中74LS00芯片结构及引脚图如图。

74LS20芯片中为两个四脚合一与非门。

加/减计数器

因为本课题中需要对人数统计进行加和减的运算，所以在这里选用74LS192可逆计数器。

其引脚如图

时钟脉冲产生电路

对于双D触发器所需要的1000Hz的脉冲，采用了555定时器构成的多谐振荡器,使其产生需要的方波作为触发器和计数器的CP脉冲.振荡器的频率计算公式为:

f=1.43/（（Rl+2*R2）*C）,通过计算选定参数确定了R1取430欧姆,R2取500欧姆，电容取luF.这样得到了比较稳定的脉冲。

其电路图如图

时序控制电路

时序控制电路在本课题中主要用于判断计数的增加或是减少，在此选用了一个D触发器、两个74LS00芯片、一个74LS20芯片来实现。

设计思路如下：

设初始状态为0,由光控电路部分产生的两列脉冲分别为外A,内B。

（1）设置计数器为增加状态时，

根据实际情况分析出A,B的状态变化及Q的变化为时亡痕楫分析图所示，可得真值表和卡诺图

时序电路如图

.译码器采用74LS47

数码管采用共阳数码管电路如图

电路总图

UM

U15

5&5_TIMERJUTED

四、安装、调试及性能测试

按照电路图在计算机上进行仿真以后，开始在电路板上连接线路并且焊接。

为了更有效的检测电路连接的正确性，这里采取了边连接边测试的方法。

总共测试了三个部分：

计数显示部分：

首先测试了计数显示部分。

连接电源，信号发生器调至输出适当频率的脉冲信号，分别接加减输入端，调试时注意另一端接高电平，数码管稳定而有序地进行数的加减。

时钟脉冲部分：

然后进行测试的是时钟脉冲部分。

连接好线路后，连接电源,将555定时器的脉冲输出接口接入示波器

时序控制电路，时序控制电路是最难连接的部分，用了很长时间在连接时序控制电路，经过多次实验最后才按照规律进行着加减。

五、结论与心得

通过本次数电课程设计，印象最深的是要设计一个成功的电路，必须要有一个好的设计。

设计思路是最重要的，只要设计思路是成功的，那设计已经成功了一半。

其次还要有耐心，要有坚持的毅力。

在整个电路的设计过程中，花费时间最多的是时序控制电路的连接及电路的细节设计上，时序控制电路所用到的六个与非门，仅仅在两片芯片上，连接时要特别注意分清各个管脚。

经过查找资料并仔细比较分析其原理以及可行的原因，使整个电路可稳定工作。

实习过程中，我深刻的体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当烦琐，有时花很长时间设计出来的电路还是需要重做，那时心中未免有点灰心,有时还特别想放弃，此时更加需要静下心，查找原因。

此外，团队精神和老师的指导对我本次课题的完成也是相当重要。

总体来说，这次实习受益匪浅。

在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了设计思维,增加了实际操作能力。

在体会到了设计电路的艰辛的同时，更体会到成功的喜悦和快乐。

六、参考文献

1、电子技术实验教程

2、数字电子技术基础（第六版）