课程设计说明书-光控计数器word文档

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y

课程设计说明书（论文）

课程名称：电子技术课程设计

设计题目：光控计数器

院系：自动化测试与控制系

班级：

设计者：

学号：

指导教师：齐明

设计时间： 2010.12.23

哈尔滨工业大学

哈尔滨工业大学课程设计任务书

*注：此任务书由课程设计指导教师填写。

1、实验器件：

电板 1块

发光二极管 2个

接收二极管 2个

74LS74 1片

74LS47 2片

74LS00 3片

74LS192 2片

555定时器 2片

数码管 2个

电阻：5.1K欧姆 2个

370欧姆 2个

310欧姆 14个

电容：1 µF 2个

1 nF 3 个

2、设计原理及思路：

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：

首先由光控电路将接收的光信号转换为电信号，经施密特触发器整形触发脉冲，输出计数脉冲信号。再通过计数器和译码器，在LED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。

各部分说明：

光电转换电路：光电转换电路用于将光信号转换为系统所需的电信号。由于需要进行

数目的加和减的运算，此部分需要两个相同的光控电路。每个电路的组成为：一个发

射管，一个接收管，同时还有一个370欧姆和一个5.1K欧姆的电阻。接通电源后，

接收管接收到发射管射来的红外光线。当有人通过两个二极管间时，内阻减小，集电

极输出低电平，送至施密特触发器。

时钟脉冲产生电路：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.

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、三个74LS00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A，B，设置计数器为增加状态时，如图

如上图时序逻辑分析图所示，可得真值表和卡诺图如下：

A B Q（t） Q（t+1） Z

0 0 0 0 0

0 1 0 0 0

1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0

0 1 1 0 0

1 0 1 1 0

因此，得Q（t+1）=AB′+AQ

=（（AB′）′（AQ））′

Z=ABQ（t）

同理：设置计数器为减少状态时，

如上图时序逻辑分析图所示，可得真值表和卡诺图如下：

A B Q（t） Q（t+1） Z

0 0 0 0 0

0 1 0 1 0

1 0 0 0 0

1 1 0 0 0

0 0 1 0 0

0 1 1 1 0

1 0 1 0 0

1 1 1 1 1

AB Q00011110

01

111

AB Q00011110

01

111

得：Q（t+1）= BA′+BQ

=（（BA′）′（BQ））′

Z=ABQ（t）

计数和译码和显示部分：计数和译码由两个计数器、两个译码器和两个数码管来

完成，用于接收计数脉冲信号并将其转化成单独的信号输出并显示。在本课题中选用

了74LS192加减计数器、74LS47和共阴极LED数码显示管。

3、电路连接测试：

按照电路图在计算机上进行仿真以后，开始在面包板上连接线路。为了更有效的检测电路连接的正确性，采取边连接边测试的方法。总共测试了三个部分：

◆时钟脉冲部分：首先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，却未得到任何波形。经检查，发现

是芯片的位置错了。重新安置芯片后，示波器得到如下波形：

◆计数显示部分：其次测试了计数显示部分。同样的，连接电源，信号发生源调

至输出适当频率的脉冲信号，并将其输出接口触碰加减计数器的up/down两脚，数码管稳定而有序地进行数的加减。

◆光电转换部分：最后测试了光电转换部分。将数字万用表的负极端接地，正极

端接在三极管的集电极，用硬纸片隔断发射管和接收管，集电极由原来的高电

平变为低电平。

4、心得体会：

1）做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。

2）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。

3）我们的工作是一个团队的工作。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点。

4）此次课程设计，学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，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。

5）感谢老师的耐心指导和同学们的细心帮助！

参考资料

《数字电子技术基础》………………哈尔滨工业大学教材科

《电子技术基础实验教程》…………机械工业出版社

附电路总图