數(shù)電課程設計--光控計數(shù)器

1、<p>　　數(shù)字電路課程設計報告</p><p><b>　　課題：光控計數(shù)器</b></p><p><b>　　姓 名： </b></p><p><b>　　學 號： </b></p><p><b>　　班 級： </b>

2、;</p><p><b>　　專 業(yè)：</b></p><p><b>　　指導老師： </b></p><p>　　2012年6月15日</p><p><b>　　設計課題</b></p><p><b>　　光控計數(shù)器</b

3、></p><p><b>　　設計任務 </b></p><p>　　本設計主要是利用光線的通斷來統(tǒng)計進入實驗室人數(shù)。要求設計兩路光控電路，一路放置在門外，另一路設置在門里，當有人通過門口時（無論是進入或走出房間），都會先觸發(fā)一個光控電路，再觸發(fā)另一個光控電路，要求根據(jù)光控電路產(chǎn)生觸發(fā)脈沖的先后順序，判斷來人是進來還是離開實驗室，當有人進入時實驗室時令計數(shù)器

4、進行加計數(shù)，當有人離開時實驗室進行減計數(shù)。要求計數(shù)器的最大計數(shù)容量為99人，并用數(shù)碼管顯示數(shù)字。</p><p><b>　　設計要求</b></p><p><b>　　1．基本要求</b></p><p>　?。?）要求用數(shù)碼管顯示計數(shù)結(jié)果。</p><p>　?。?）可以用GAL設計計數(shù)器，也

5、可以使用集成芯片。</p><p>　　（3）設有手動復位（清零）。</p><p><b>　　2．擴展部分</b></p><p>　　設計兩路光控電路，其輸出能令計數(shù)器實現(xiàn)加、減計數(shù)。</p><p><b>　　設計分析與設計過程</b></p><p><b&

6、gt;　　設計框圖</b></p><p><b>　　各模塊電路設計</b></p><p><b>　　元器件介紹</b></p><p><b>　　555定時器</b></p><p>　　555定時器是一種應用極為廣泛的中規(guī)模集成電路。它使用靈活、方便，只

7、需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器，廣泛用于信號的產(chǎn)生、變換、控制和檢測。在此課題中主要是用555定時器構(gòu)成多諧振蕩器，產(chǎn)生雙D觸發(fā)器所需要的時鐘脈沖。引腳圖如圖所示。</p><p><b>　　雙D觸發(fā)器</b></p><p>　　本課題中選用的是74LS74雙D觸發(fā)器，用于和其它芯片一起構(gòu)成時序邏輯電路。由于74LS74是上升邊沿觸發(fā)的邊沿

8、D觸發(fā)器，電路結(jié)構(gòu)是維特—阻塞型的，所以又稱維特—阻塞觸發(fā)器。它要求控制端D的信號應超前CP脈沖上升邊沿2Tpd1時間建立，并要求在CP脈沖觸發(fā)邊沿到來后繼續(xù)維持1Tpd1時間（此處的Tpd1是TTL門的平均傳輸延遲時間）。其中一個D觸發(fā)器引腳結(jié)構(gòu)如圖三。</p><p><b>　　與非門</b></p><p>　　本課題中選用了兩個74LS00芯片和一個74LS

9、20芯片，與雙D觸發(fā)器一起構(gòu)成時序控制電路。其中74LS00芯片結(jié)構(gòu)及引腳圖如圖四。74LS20芯片中為兩個四腳合一與非門，74LS08為與門，與74LS00芯片類似，不再具體介紹。</p><p><b>　　加/減計數(shù)器</b></p><p>　　因為本課題中需要對人數(shù)統(tǒng)計進行加和減的運算，所以筆者選用了74LS192可逆計數(shù)器。其引腳圖如下圖。</p&g

10、t;<p><b>　　譯碼器</b></p><p>　　譯碼器用以連接計數(shù)器和顯示部分。本課題選用了CD4511芯片作為譯碼器。其引腳圖如下圖。 </p><p><b>　　數(shù)碼管　　</b></p><p>　　數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管和液晶（LCD）數(shù)碼管，本設計

11、提供的為LED數(shù)碼管（共陰極）。其引腳圖如圖六。</p><p><b>　　各模塊電路介紹</b></p><p>　　用555芯片構(gòu)成多謝振蕩器和單穩(wěn)觸發(fā)器，每次觸發(fā)產(chǎn)生一個1.1s左右的方波脈沖。目的是將實際中可能不重合的脈沖信號變?yōu)橹睾系男盘枺瑫r，由于此觸發(fā)器不具有重觸發(fā)的功能，所以此電路還兼有消抖的功能。</p><p>　　對于雙

12、D觸發(fā)器所需要的1000Hz的脈沖，由于在本課題中電路對脈沖的精確度要求不是很高而晶體振蕩需要分頻，所以采用了555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器，使其產(chǎn)生需要的方波作為觸發(fā)器和計數(shù)器的CP脈沖。</p><p>　　2端接入高電平，3端接入高電平時，6端輸出低電平；2端接入低電平，3端接入高電平時，6端輸出高電；3端接入低電平，</p><p>　　74LS191單時鐘同步十六進制加/減計數(shù)器，

13、6端輸入高電平時，做加法運算，否則，做減法運算，通過倆與非門控制，其中左邊輸出個位，右邊輸出十位。（74LS191具體功能見課本284-387頁）</p><p>　　通過74LS47（48）譯碼器譯碼，并連接數(shù)碼管輸出，注意，3端要接地。</p><p><b>　　元器件清單：</b></p><p><b>　　NE555

14、15;4片</b></p><p><b>　　74LS00×1片</b></p><p><b>　　74LS74×1片</b></p><p>　　74LS191×2片</p><p><b>　　74LS48×2片</b>

15、;</p><p>　　BS202×2個（共陰LED數(shù)碼管）</p><p><b>　　光敏電阻×2個</b></p><p>　　電阻：10kΩ×2個，680Ω×17個</p><p>　　電位器：50kΩ×2</p><p>　　瓷介電容：0

16、.01μF×4個</p><p>　　電解電容：100μF×2</p><p>　　調(diào)試過程及調(diào)試結(jié)果分析</p><p>　　第二個光敏電阻遮住，第一個光敏電阻遮一下，數(shù)碼管的示數(shù)加1；第一個光敏電阻不遮住，第二個光敏電阻遮一下，數(shù)碼管示減1。第二個光敏電阻遮住時，74LS47的3端輸入高電平，當?shù)谝粋€光敏電阻遮一下時，74LS47的2端輸入低

17、電平，則6端輸入低電平，進行加法運算；第一個光敏電阻不遮住時，74LS47的2端輸入低電平，當?shù)诙€光敏電阻遮住時，74LS47的3端輸入高電平，則6端進行減法運算。</p><p><b>　　設計心得總結(jié)</b></p><p>　　數(shù)字電路的設計是一個有趣的過程，在設計過程中可以提升對數(shù)電課上知識的理解，并能將所學用于解決實際問題。此次課程設計，學到了很多課內(nèi)學

18、不到的東西，比如獨立思考解決問題，出現(xiàn)差錯的隨機應變，和與人合作共同提高，都受益非淺，今后的制作應該更輕松，自己也都能扛的起并高質(zhì)量的完成項目。調(diào)試過程是痛苦的，調(diào)試電路是需要非常強的理論作為基礎的，但也是最能提升能力的部分，只有通過親自調(diào)試電路，發(fā)現(xiàn)電路存在的問題，思考產(chǎn)生的原因，并想辦法解決問題，才能加深對自己設計電路的認識通過動手實踐讓我們對各個元件映象深刻。認識來源于實踐，實踐是認識的動力和最終目的，實踐是檢驗真理的唯一標準。實

19、習過程中，筆者深刻的體會到在設計過程中，需要反復實踐，其過程很可能相當煩瑣，有時花很長時間設計出來的電路還是需要重做，那時心中未免有點灰心，有時還特別想放棄，此時更加需要靜下心，查找原因?？傮w來說，這次實習受益匪淺。在摸索該如何設計電路使之實現(xiàn)所需功能的過程中，特別有趣，培養(yǎng)了設計思維，增加了實際操作能力。在體會到了設計電路的艱辛的同時，更體會到成功的喜悅和快樂心得體會。</p><p><b>　　附