數(shù)電課程設(shè)計(jì)--光控計(jì)數(shù)器

1、<p>　　數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p><b>　　課題：光控計(jì)數(shù)器</b></p><p><b>　　姓 名： </b></p><p><b>　　學(xué) 號(hào)： </b></p><p><b>　　班 級(jí)： </b>

2、;</p><p><b>　　專 業(yè)：</b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師： </b></p><p>　　2012年6月15日</p><p><b>　　設(shè)計(jì)課題</b></p><p><b>　　光控計(jì)數(shù)器</b

3、></p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù) </b></p><p>　　本設(shè)計(jì)主要是利用光線的通斷來統(tǒng)計(jì)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室人數(shù)。要求設(shè)計(jì)兩路光控電路，一路放置在門外，另一路設(shè)置在門里，當(dāng)有人通過門口時(shí)（無論是進(jìn)入或走出房間），都會(huì)先觸發(fā)一個(gè)光控電路，再觸發(fā)另一個(gè)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(jìn)來還是離開實(shí)驗(yàn)室，當(dāng)有人進(jìn)入時(shí)實(shí)驗(yàn)室時(shí)令計(jì)數(shù)器

4、進(jìn)行加計(jì)數(shù)，當(dāng)有人離開時(shí)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行減計(jì)數(shù)。要求計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)容量為99人，并用數(shù)碼管顯示數(shù)字。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求</b></p><p><b>　　1．基本要求</b></p><p>　　（1）要求用數(shù)碼管顯示計(jì)數(shù)結(jié)果。</p><p>　　（2）可以用GAL設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)器，也

5、可以使用集成芯片。</p><p>　?。?）設(shè)有手動(dòng)復(fù)位（清零）。</p><p><b>　　2．?dāng)U展部分</b></p><p>　　設(shè)計(jì)兩路光控電路，其輸出能令計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)加、減計(jì)數(shù)。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì)過程</b></p><p><b&

6、gt;　　設(shè)計(jì)框圖</b></p><p><b>　　各模塊電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　元器件介紹</b></p><p><b>　　555定時(shí)器</b></p><p>　　555定時(shí)器是一種應(yīng)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(hào)的產(chǎn)生、變換、控制和檢測(cè)。在此課題中主要是用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器，產(chǎn)生雙D觸發(fā)器所需要的時(shí)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(shí)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(hào)應(yīng)超前CP脈沖上升邊沿2Tpd1時(shí)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(shí)間（此處的Tpd1是TTL門的平均傳輸延遲時(shí)間）。其中一個(gè)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(gè)74LS00芯片和一個(gè)74LS

9、20芯片，與雙D觸發(fā)器一起構(gòu)成時(shí)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(gè)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(jì)數(shù)器</b></p><p>　　因?yàn)楸菊n題中需要對(duì)人數(shù)統(tǒng)計(jì)進(jìn)行加和減的運(yùn)算，所以筆者選用了74LS192可逆計(jì)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(jì)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(shè)計(jì)

11、提供的為L(zhǎng)ED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(gè)1.1s左右的方波脈沖。目的是將實(shí)際中可能不重合的脈沖信號(hào)變?yōu)橹睾系男盘?hào)，同時(shí)，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(duì)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(duì)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(shí)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(jì)數(shù)器的CP脈沖。</p><p>　　2端接入高電平，3端接入高電平時(shí)，6端輸出低電平；2端接入低電平，3端接入高電平時(shí)，6端輸出高電；3端接入低電平，</p><p>　　74LS191單時(shí)鐘同步十六進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器，

13、6端輸入高電平時(shí)，做加法運(yùn)算，否則，做減法運(yùn)算，通過倆與非門控制，其中左邊輸出個(gè)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(gè)（共陰LED數(shù)碼管）</p><p><b>　　光敏電阻×2個(gè)</b></p><p>　　電阻：10kΩ×2個(gè)，680Ω×17個(gè)</p><p>　　電位器：50kΩ×2</p><p>　　瓷介電容：0

16、.01μF×4個(gè)</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(gè)光敏電阻遮住，第一個(gè)光敏電阻遮一下，數(shù)碼管的示數(shù)加1；第一個(gè)光敏電阻不遮住，第二個(gè)光敏電阻遮一下，數(shù)碼管示減1。第二個(gè)光敏電阻遮住時(shí)，74LS47的3端輸入高電平，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)光敏電阻遮一下時(shí)，74LS47的2端輸入低

17、電平，則6端輸入低電平，進(jìn)行加法運(yùn)算；第一個(gè)光敏電阻不遮住時(shí)，74LS47的2端輸入低電平，當(dāng)?shù)诙€(gè)光敏電阻遮住時(shí)，74LS47的3端輸入高電平，則6端進(jìn)行減法運(yùn)算。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)心得總結(jié)</b></p><p>　　數(shù)字電路的設(shè)計(jì)是一個(gè)有趣的過程，在設(shè)計(jì)過程中可以提升對(duì)數(shù)電課上知識(shí)的理解，并能將所學(xué)用于解決實(shí)際問題。此次課程設(shè)計(jì)，學(xué)到了很多課內(nèi)學(xué)

18、不到的東西，比如獨(dú)立思考解決問題，出現(xiàn)差錯(cuò)的隨機(jī)應(yīng)變，和與人合作共同提高，都受益非淺，今后的制作應(yīng)該更輕松，自己也都能扛的起并高質(zhì)量的完成項(xiàng)目。調(diào)試過程是痛苦的，調(diào)試電路是需要非常強(qiáng)的理論作為基礎(chǔ)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(duì)自己設(shè)計(jì)電路的認(rèn)識(shí)通過動(dòng)手實(shí)踐讓我們對(duì)各個(gè)元件映象深刻。認(rèn)識(shí)來源于實(shí)踐，實(shí)踐是認(rèn)識(shí)的動(dòng)力和最終目的，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)

19、習(xí)過程中，筆者深刻的體會(huì)到在設(shè)計(jì)過程中，需要反復(fù)實(shí)踐，其過程很可能相當(dāng)煩瑣，有時(shí)花很長(zhǎng)時(shí)間設(shè)計(jì)出來的電路還是需要重做，那時(shí)心中未免有點(diǎn)灰心，有時(shí)還特別想放棄，此時(shí)更加需要靜下心，查找原因?？傮w來說，這次實(shí)習(xí)受益匪淺。在摸索該如何設(shè)計(jì)電路使之實(shí)現(xiàn)所需功能的過程中，特別有趣，培養(yǎng)了設(shè)計(jì)思維，增加了實(shí)際操作能力。在體會(huì)到了設(shè)計(jì)電路的艱辛的同時(shí)，更體會(huì)到成功的喜悅和快樂心得體會(huì)。</p><p><b>　　附