电子课程设计--双通道计数器.docVIP

电子课程设计报告 课题名称 ： 指导老师 ： ： ： ： 答辩日期 ： 20年月 一、设计目的与意义 3 二、设计要求 3 三、自行设计方案 3 1) 光电发射接收电路 5 2) 放大电路 5 3) 计数/译码电路 6 4) 显示电路 7 四、标准设计方案 7 1） 原理方框图 7 2） 各单元电路原理介绍 9 a) 光电发射接收电路 9 b) 信号处理电路 9 c) 信号互锁电路 10 d) 计数/译码/显示电路 10 e) 辅助电源电路 12 五、元器件清单 12 六、PCB布线图 12 七、硬件制作与调试 14 八、结论与心得 14 九、成果图展示 15 一、设计目的与意义 1）通过这次设计，经过亲身操作之后，初步熟悉并学会了电路设计软件Altium Designer的使用，了解了这一款软件对于电路板设计的重要作用，这对于日后的学习及应用有很大的帮助； 2）掌握电路设计的方法和技巧。将学习到的理论知识运用到实际当中去，能够活学活用，深入的了解电子元器件的使用方法，了解各种元器件的基本用途和方法，能够灵活敏捷的判断电路中出现的故障，学会独立设计电路，积累更多的设计经验，加强焊接能力和技巧，完成基本的要求宾馆、饭店、商场、超市、博物馆、展览观、车站、码头、银行等场所的人员数量及流通数量。 2）对进出管道的物品进行计件，物品进入管道，识别器计数总数目增加，物品离开管道，识别器计数总数目减少； 3）至少一位数码管显示。 三、自行设计方案 如图1所示，电路包括入口和出口的光电发射接收电路、信号放大电路和两位计数/译码/显示电路。应用到了电阻、发光二极管、光敏电阻、运算放大器、十进制加减计数器CD40110及数码管等元器件。 图1 自行设计方案电路原理图 光电发射接收电路 如图2所示，LED正向压降1.66V，工作电流5mA，所以选择阻值为665Ω的电阻R1、R2 图2 光电发射电路 如图3所示，利用光敏电阻特性，使电桥电路输出电压变化，产生脉冲。 Ra为盖黑胶布的光敏电阻Ф3系列GL3516，亮电阻为10KΩ，暗电阻为600KΩ，提供温度补偿，电阻固定为600KΩ。 Rb为600KΩ，Rc为10KΩ。 Rd为光敏电阻Ф3系列GL3516，亮电阻为10KΩ，暗电阻为600KΩ。 图3 光电接收电路 放大电路 如图4所示，放大电路利用运算放大器，使脉冲电压放大2倍，使信号更容易被识别。 R5为1 KΩR7为2 KΩ，R8为1 KΩR7/ R5=)2倍。 图4 放大电路 计数/译码电路 如图5所示，电路中的计数\译码功能由CD40110芯片完成，两个芯片相连可实现进、借位功能。 图5 计数\译码电路 CD40110十进制可逆加减计数器/锁存器/译码器/驱动器，是一个功能很强大的芯片，将计数/译码功能都集成到了一起，能很好的实现这些功能。 显示电路 如图6所示，由CD40110芯片译码后，数码管可以将结果显示出来。 图6 显示电路 四、标准设计方案 如图7所示，电路包括光电发射接收电路、反相短路、信号互锁电路、计数/译码/显示电路和辅助电源电路五部分。其中Ra、Rb、Rc、Rd、Re 图7 标准设计方案电路 各单元电路原理介绍 光电发射接收电路 如图9所示，该部分电路采用ST168作为核心器件，当有工件经过ST168时，便会产生脉冲。 没有物体经过时，ST168内部为通路，输出为高电平。有物体经过时，输出为低电平。 ST168外形如图10所示。内部为高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管图9 光电发射接收电路 图10 ST168外形图 图11底面示图 内部原理示意 信号处理电路 如图12所示，因为由4069芯片对信号进行反相，以便有物体经过ST168时，输入到74LS74的是高电平。 如图13所示，4069为6个反相器，引脚功能如图。 图12 信号处理电路 图13 4069引脚功能图 信号互锁电路 如图14所示，74LS74是上升沿触发，此芯片将由4069芯片反相后输出的后一个信号始终封锁在高电平。 如图15所示，74LS74是双D触发器，引脚如图。 计数/译码/显示电路 如图16所示，信号互锁电路输出的信号，经过40110芯片加减计数和译码后，驱动数码管显示。 图14 信号互锁电路 图15 74LS74引脚图 图16 计数/译码/显示电路 辅助电源电路 如图17所示，利用7805芯片将9V电源转为5V，芯片前后有两组电容起滤波作用。 图17 辅助电源电路 五、元器件清单 如表1所示，共用到元器件23个。 表1 元器件清单 元器件序号 型号 封装 数量 备注 P1、P2 ST168 HDR1X4 2 R1、R3 2 220Ω R2、R4 2 20kΩ