基于单片机的计算器设计与十进制计数与数字显示电路的设计与仿真.doc

基于单片机的计算器设计与十进制计数与数字显示电路的设计与仿真 电子与信息学院课程设计 PAGE PAGE 1 设 计 报 告 学 院 电子与信息学院 课程名称 电子电路课程设计 设计题目 数字显示式光电计数电路的制作 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导教师 时 间 数字显示式光电计数电路 1设计任务和要求 1.1设计任务： 实现数字显示式光电计数器的功能，当用遮挡物挡住光电开关一下，它就自动计数一个，按一下SB就复位清零。可实现0～99的计数显示。 1.2设计要求： 在电源输入端输入7－9V电压，经稳压调幅成6V左右在电压，经过光电输入电路、计数脉冲形成电路、显示电路组成和显示计数部分完成电路功能。 2总体设计方案 2.1方案一： 图1、光电显示电路 图1、光电显示电路 原理：如图所示电路，当光敏三极管VT1接收到红外发光二极管射来的红外光线时，VT1导通，比较器IC2-B的反相输入端6脚为低电平，7脚输出高电平，加到比较器IC2-A的反相输入端，使1脚输出低电平，则光电耦合器4N35内的发光管点亮，对应的光敏管导通，三极管VT2也导通，VT2集电极输出低电平。当有物体通过红外发光二极管VD1和接收管VT1之间，红外线被挡住，VT1截止，IC2-A的1脚输出高电平，4N35截止，VT2截止，VT2集电极输出高电平，故当有物体通过VT1时，便在VT2集电极上输出计数脉冲信号，该信号送到十进制计数器，再送到译码显示电路，显示出相应的数据。 缺点：输入电源需要220V较大，连接不好容易烧坏原件 2.2方案二： 图2光电数字显示电路 原理：该电路有光电输入电路(VD,3DU12),脉冲形成电路(IC1A,IC1B组成电压比较器；光电耦合器；晶体管开关电路)和记数与显示电路等组成. 当光敏三极管VD接收到红外发光二极管射来的红外光线时，3DU12中VT1导通，比较器IC1-A的反相输入端为低电平，输出高电平，加到比较器IC1-B的反相输入端，使输出低电平，则光电耦合器4N35内的发光管点亮，对应的光敏管导通，三极管也导通，集电极输出低电平。当有物体通过红外发光二极管VD和接收管VT之间，红外线被挡住，VT截止，IC1-B的1脚输出高电平，4N35截止，VT截止，VT集电极输出高电平，故当有物体通过VT时，便在VT集电极上输出计数脉冲信号，该信号送到十进制计数器，再送到译码显示电路，显示出相应的数据。 缺点：电路的计数脉冲形成部分比较复杂，焊接起来连线比较复杂 以上电路基本都可以实现本课程项目的要求，但是经过比较改进，我们选用了以下这个电路： 3原理方框图 光电输入电路(VD,VT) 光电输入电路(VD,VT) 计数脉冲形成电路(555) 倍率调节电路(IC5,IC6) 显示电路组成(CD40110) 计数部分 图3 4总图体电路 图4光电数字显示电路 4主要元件原理介绍 4.1 LED数字显示管 数码管显示的数码均是由七个发光二极管构成的。每段上加上合适的电压，该段就点亮。我们在这个电路中用的是共阴型，共阴型就是七个发光管的负极都连在一起，作为一条引线。 4.2 CD40110 CD40110计数集成电路运用该电路能完成十进制的加法、减法、进位、借位等计数功能，并能直接驱动小型七段LED数码管，其逻辑功能见图。R为清零端，R=1时，计数器复位，CP为时钟端(CPU为加法计数时钟，CPO为减法计数时钟)，QCO输出进位脉冲，QBO输出借位脉冲，TE为触发器使能端，TE=0时，计数器工作，TE=1时，计数器处于禁止状态，LE为锁存控制端。七段数码管器件为小型LED共阴极数码，CD40110与它配套使用可直接驱动显示。CD40110计数为十进制加计数器，逢十时自QCO端输出进位脉冲，送至下一个相同计数器CPu端(9脚)将继续累加(即为十位数)，由555电路组成脉冲发生器，3脚VO端输出连续脉冲加至CD40110加法输入端，调整RP，可改变脉冲速度。集成电路CD40110是可逆计数器。CD40110集计数、译码、锁存、驱动为一体的 电路中VCC,VSS为电源端；a-g为数码笔段输出端；CPU为加计数脉冲输入端；CPD为减计数脉冲输入端；MP为清零端，高电平时计数器清零；QCO为进位脉冲输出端，作加法计数时，每当计数满10后输出一个进位脉冲；QBO为借位脉冲输出端，作减法计数时，每当计数满10后输出一个借位脉冲；TE为触发器控制端，TE=0时计数器工作，TE=1时计数器处于禁止状态，不计数；LE为锁存控制端，当LE=0时正常显示，LE=1时显示数被锁定。 图5、CD40110 图5、CD40110引脚图 4.3 CD4017 CD4017是十进