光控计数器课程设计实验报告.docVIP

课程设计报告 题 目 光控计数器 专 业 电子信息工程 班 级 2019级10班 学 号 2019203355、2019203356 姓 名 郭旭续、丁斌 2021年07月 目 录 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 单元电路设计与参数计算页码3 安装、调试及性能测试页码10 结论与心得页码11 参考文献页码12 PAGE 1 PAGE 1 光控计数器 一、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： 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。 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—阻塞型的，所以又称维特—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2Tpd1时间建立，并要求在CP脉冲触发边沿到来后继续维持1Tpd1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/((R1+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1uF.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。 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 时序逻辑分析图所示，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 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