光控计数器_数电课程设计

数字电路课程设计报告

课题：光控计数器

姓 名： 学 号： 班 级：

专 业：电子信息工程 指导老师：

2012年6月15日

第一章 设计课题

光控计数器

第二章 设计任务

本设计主要是利用光线的通断来统计进入实验室人数。要求设计两路光控电路，一路放置在门外，另一路设置在门里，当有人通过门口时（无论是进入或走出房间），都会先触发一个光控电路，再触发另一个光控电路，要求根据光控电路产生触发脉冲的先后顺序，判断来人是进来还是离开实验室，当有人进入时实验室时令计数器进行加计数，当有人离开时实验室进行减计数。要求计数器的最大计数容量为99人，并用数码管显示数字。

第三章 设计要求

1．基本要求

（1）要求用数码管显示计数结果。

（2）可以用GAL设计计数器，也可以使用集成芯片。 （3）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。

第四章 设计分析与设计过程

（1） 设计框图

手动复位光控电路触发脉冲蜂鸣器加法计数显示译码数码显示数码显示发挥部分光控电路触发脉冲减法计数

（2） 各模块电路设计

元器件介绍

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。引脚图如图所示。

U128VCCRSTOUT3DISTHRTRICONGNDLM555CN147625

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（此处的Tpd1是TTL门的平均传输延迟时间）。其中一个D触发器引脚结构如图三。

10U9B~2PR122D2Q9112CLK~2Q8~2CLR74LS74N*13

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四。74LS20芯片中为两个四脚合一与非门，74LS08为与门，与74LS00芯片类似，不再具体介绍。

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，所以笔者选用了74LS192可逆计数器。其引脚图如下图。

译码器

译码器用以连接计数器和显示部分。本课题选用了CD4511芯片作

为译码器。其引脚图如下图。

数码管

数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管，本设计提供的为LED数码管（共阴极）。其引脚图如图六。

CKU4ABCDEFG

各模块电路介绍

用555芯片构成多谢振荡器和单稳触发器，每次触发产生一个1.1s左右的方波脉冲。目的是将实际中可能不重合的脉冲信号变为重合的信号，同时，由于此触发器不具有重触发的功能，所以此电路还兼有消抖的功能。

对于双D触发器所需要的1000Hz的脉冲，由于在本课题中电路对脉冲的精确度要求不是很高而晶体振荡需要分频，所以采用了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。

2端接入高电平，3端接入高电平时，6端输出低电平；2端接入低电平，3端接入高电平时，6端输出高电；3端接入低电平，

74LS191单时钟同步十六进制加/减计数器，6端输入高电平时，做加法运算，否则，做减法运算，通过俩与非门控制，其中左边输出个位，右边输出十位。（74LS191具体功能见课本284-387页）

通过74LS47（48）译码器译码，并连接数码管输出，注意，3端要接地。

元器件清单：

NE555×4片 74LS00×1片 74LS74×1片 74LS191×2片 74LS48×2片

BS202×2个（共阴LED数码管） 光敏电阻×2个

电阻：10kΩ×2个，680Ω×17个 电位器：50kΩ×2 瓷介电容：0.01μF×4个 电解电容：100μF×2

第五章 调试过程及调试结果分析

第二个光敏电阻遮住，第一个光敏电阻遮一下，数码管的示数加1；第一个光敏电阻不遮住，第二个光敏电阻遮一下，数码管示减1。第二个光敏电阻遮住时，74LS47的3端输入高电平，当第一个光敏电阻遮一下时，74LS47的2端输入低电平，则6端输入低电平，进行加法运算；第一个光敏电阻不遮住时，74LS47的2端输入低电平，当第二个光敏电阻遮住时，74LS47的3端输入高电平，则6端进行减法运算。

第六章 设计心得总结

数字电路的设计是一个有趣的过程，在设计过程中可以提升对数电课上知识的理解，并能将所学用于解决实际问题。此次课程设计，学到了很多课内学不到的东西，比如思考解决问题，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益非浅，今后的制作应该更轻松，自己也都能扛的起并高质量的完成项目。调试过程是痛苦的，调试电路是需要非常强的理论作为基础的，但也是最能提升能力的部分，只有通过亲自调试电路，发现电路存在的问题，思考产生的原因，并想办法解决问题，才能加深对自己设计电路的认识通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。实习过程中，笔者深刻的体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当烦琐，有时花很长时间设计出来的电路还是需要重做，那时心中未免有点灰心，有时还特别想放弃，此时更加需要静下心，查找原因。总体来说，这次实习受益匪浅。在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了设计思维，增加了实际操作能力。在体会到

了设计电路的艰辛的同时，更体会到成功的喜悦和快乐心得体会。 附：仿真电路图