17光控计数器的设计仿真与制作
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） Z0 0 0 0 00 1 0 0 01 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 00 1 1 0 01 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） Z0 0 0 0 00 1 0 1 01 0 0 0 01 1 0 0 00 0 1 0 00 1 1 1 01 0 1 0 01 1 1 1 1AB Q0001111001111AB Q0001111001111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。
光电计数器的设计与制作
U1 U2
I1 I2
K1eK2 /T
2、光电式烟尘浓度计（透射式）
➢问题的提出：为了控制和减少烟尘的排放量或 及时发现楼宇火灾，对烟尘的监 测是必须的。
➢ ➢原理：恒定光源发出的光通量透过被测物， 由被测物吸收一部分后到达光电元件 上。
光电式烟尘浓度检测动画演示
反射镜
被测烟尘
光电池1
Rf
I1
被测物
光电元件
1、光源本身就是被测物。 如：光电比色温度计、光照度计等
恒光源
被测物
光电元件
2、恒定光源发出的光通量透过被测物，由被测物 吸收一部分后到达光电元件上。
如：测液体透明度、烟尘浓度等
恒光源
被测物
光电元件
3、恒定光源发出的光通量经过被测物遮挡一部 分后照射到光电元件上。 如：测元件尺寸、运动状态等
（5）适用场合：
可用于模拟量测量响应较快的场合
光电池在动力方面的应用 太阳能赛车
太阳能 硅光电池板
太阳能电动机模型
光电池在动力方面的应用（续） 光电池在人造卫星上的应用
光电式传感器应用
光电式传感器的组成： 光源、光学元件和光电元件组成光路
系统，再经转换电路而构成。
➢ 常用光源有： 白炽灯、发光二极管等
3. 光敏电阻一般不能作模拟量测量，这里对测量 要求不高（用于控制）。
4、光电式转速表（反射式）
➢问题的提出：传统测量转速的弊端，光电式转 速的优点。
➢ ➢ 原理：恒定光源发出的光通量经被测物反射 后到达光电元件上。采用数字输出型 测量转速 。
➢温度特性：温度对输出电流影响小，由光照度决定 ➢响应时间：二极管10-4s～10-6s、三极管10-3s～10-5s
课程设计_光控计数器
课程设计------------光控计数器学校：淮北师范大学信息学院专业：电子信息科学与技术姓名：学号：时间：2010-6-19指导老师：一章设计要求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.判断来人是进入还是离开实验.当有人进入实验室时令计数器进行加计数.当有人离开实验室时进行减计数；要求计数器的最大计数容量为99人.并用数码管显示数字。
第二章系统组成及工作原理2.1 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。
第三章电路设计3.1元器件介绍3.1.1施密特触发器经光电部分出来的波形是不规则的.需要经过施密特触发器进行整形。
在此课题中选用的施密特触发器是555定时器。
3.1.2 555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。
其引脚图如图一。
U 12L M 555C N G N D1D I S7O U T 3R S T 4V C C8T H R6C O N5T R I2图一3.1.3 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。
光控计数器课程设计
光控计数器 课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解光控计数器的基本原理，掌握光敏电阻的特性和应用。
2. 学生能描述光控计数器的工作流程，解释计数器的计数原理。
3. 学生掌握用光控计数器进行数据采集、处理和分析的方法。
技能目标：1. 学生能独立完成光控计数器的搭建，进行简单的电路连接。
2. 学生能运用光控计数器进行实验操作，正确进行数据记录和统计。
3. 学生能够通过实际操作，培养观察、分析、解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 学生对光控计数器的原理和应用产生兴趣，激发探索科学技术的热情。
2. 学生通过合作完成实验，培养团队协作精神和沟通能力。
3. 学生在实验过程中，认识到科技对生活的积极作用，增强创新意识和实践能力。
课程性质：本课程为实践性较强的科学课程，结合物理知识和实际操作，让学生在动手实践中掌握知识。
学生特点：学生处于初中阶段，好奇心强，喜欢动手操作，具有一定的观察能力和问题解决能力。
教学要求：教师应注重引导，鼓励学生积极参与，关注学生的个体差异，提高学生的实践能力和创新能力。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 光控计数器原理- 光敏电阻的特性- 光控计数器的工作原理2. 光控计数器的搭建与使用- 电路连接方法- 实验操作步骤- 数据记录与处理3. 实践操作与问题解决- 设计实验方案- 实验过程观察与分析- 解决实验中出现的问题4. 光控计数器的应用案例- 生活实例介绍- 讨论光控计数器在其他领域的应用教学大纲安排：第一课时：光控计数器原理学习，介绍光敏电阻特性，解释光控计数器工作原理。
第二课时：光控计数器的搭建与使用，学习电路连接方法，进行实验操作。
第三课时：实践操作与问题解决，设计实验方案，进行实验观察与分析。
第四课时：光控计数器的应用案例，介绍生活实例，讨论其他领域应用。
教学内容关联教材章节：本章内容与初中物理课程中“光与光学元件”章节相关，结合教材内容，让学生在实际操作中深入理解光学知识。
光控计数器
目录一、课程设计任务二、设计原理图分析，各模块的功能分析2.1 整个系统组成2.2 工作原理2.3 原理图2.4 各模块的介绍三、组装与调试过程，报错分析四、实验数据和结果分析五、芯片介绍六、实验心得七、附录一、课程设计任务1、设计课题：光控计数器给定主要器件：555 4片74LS74 1片74LS191 2片74LS47 2片数码显示器2只2、课程设计要求：本设计主要是利用光线的通断来统计计数。
要求设计两路光控电路，根据光控电路产生触发脉冲的先后顺序，来判断计数器进行加或减计数，要求计数器的最大计数容量为99，用数码管显示数字，并设置手动复位。
二、设计原理图分析，各模块的功能分析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。
2.3 原理图见附录2.4 各模块的介绍A：光电转换电路该电路由两个施密特触发器和两个单稳态触发器组成，且上下对称，电路结构完全相同。
施密特触发器：一个555定时器芯片、R1（阻值40欧左右）、RG（光敏电阻），当RG有光照时，电阻下降。
随之，TH端电压下降，输出端3口输出高电平。
反之，RG 弱光时，电阻升高，TH端电压升高，3输出低电平。
单稳态触犯器：电路组成如图，也是有555定时器组成，当从施密特触发器3输出，单稳态触发器2（TR）输入高电平，3端立刻输出低电平。
随之，当2输入低电平，3随即输出高电平。
然而，当2马上输入高电平时，3输出将维持一段时间，进入暂稳态。
维持时间：Tw=RC ln3 = 1.1s该模块总体分析：光敏电阻处于光照时，电阻阻值较低，单稳态输出低电平。
当遮住第一光敏电阻光时，电阻升高，单稳态触发器输出高，进入暂稳态，维持1.1s 。
单片机简易计算器的设计与仿真
单片机简易计算器的设计与仿真设计与仿真一个单片机简易计算器可以分为以下几个步骤：构建电路、编写程序、进行仿真。
下面将详细进行说明。
一、构建电路1.硬件设计：- 使用单片机，可以选择常用的型号，例如ATmega16-连接20MHz的晶振到XTAL1引脚和XTAL2引脚，用于提供单片机的时钟信号。
-连接VCC引脚和GND引脚，为单片机提供电源。
-连接一个16x2的液晶显示屏，用于显示输入和计算结果。
-连接数个按键，例如数字键0-9和运算符键+、-、*、/等。
2.硬件连接：-连接液晶显示屏的VCC引脚和GND引脚到正负电源。
-连接液晶显示屏的RS引脚和RW引脚到单片机的IO口，用于控制液晶显示屏。
-连接液晶显示屏的数据线到单片机的IO口，用于发送显示的字符。
-连接按键到单片机的IO口，用于检测用户输入。
3.电路图：根据硬件设计的需求，绘制电路图并进行连接。
二、编写程序1.程序框架：-引入头文件，包括液晶显示屏操作函数的头文件。
-定义常量，包括液晶显示屏的引脚定义、按键的引脚定义等。
-定义全局变量，用于保存用户输入和计算结果等。
-编写主函数，程序的入口。
-编写显示函数，用于在液晶显示屏上显示字符。
-编写按键检测函数，用于检测用户按键输入。
-编写计算函数，根据用户的输入进行相应的计算运算。
2.程序实现：-在主函数中，初始化单片机的IO口，设置液晶显示屏的引脚，并调用液晶显示函数显示欢迎界面。
-在死循环中，不断检测按键的输入，并根据按键进行相应的操作，例如输入数字、输入运算符、清零、计算等。
-根据用户的输入，调用计算函数进行相应的计算，并将结果显示在液晶显示屏上。
三、进行仿真使用仿真软件（例如Proteus）进行仿真，可以验证电路和程序的可靠性和正确性。
根据实际情况，对电路进行布线和调整，测试程序逻辑是否正确，模拟按键的输入，查看液晶显示屏是否正确显示结果。
总结：设计与仿真一个单片机简易计算器，需要从构建电路、编写程序到进行仿真，每个步骤都需要细心和耐心。
电子技术课程设计——简易光控计数器
东北石油大学课程设计课程电子技术课程设计题目水位控制器设计院系电气信息工程学院专业班级自动化12-07班学生姓名孔祥瑞学生学号120601140718指导教师白丽丽2014年7月6日电子技术课程设计（报告）东北石油大学课程设计任务书课程电子技术课程设计题目简易光控计数器专业自动化姓名孔祥瑞学号120601140718主要内容：现代生活中，在大型商城、购物中心、图书馆、餐厅，经常需要统计人数来决定是否启动空调、照明灯等大功率用电器，出于经济的要求，很多时候他们都采用智能控制系统来实现功能。
这次我们利用光敏二极管和光敏电阻的特性组成一个智能的系统来实现这个功能。
电路中运用光敏二极管和发光二极管组成的光开关的通断来实现统计人数的功能，用光敏电阻和电压比较器组成的工作电路实现光控灯的功能，最终两部分结合后实现要求。
主要参考资料：[1] 江月松.光电技术与实验. 北京理工大学出版社,2008. 134-140.[2] 李朝青.单片机原理及接口技术（第三版）. 北京航空航天大学出版.2008.[3] 谢佳奎电子线路（线性部分）第四版高等教育出版社1999[4] 谢自美电子线路设计·实验·测试（第三版）华中科技大学出版社 2006[5] 门宏怎样识别和选用集成电路人民邮电出版社 2007完成期限2014.6.30—2014.7.6指导教师白丽丽专业负责人2014年6 月30 日1任务和要求利用LED光的通、断计数进入图书馆人数，达到100时依据外界光照情况判断是否亮灯2.2总体方案方框图3总体方案设计与选择3.1光计数电路光电开关由一个光发射（发光二极管）和一个接收管（光敏二极管）组成。
当发射管和接收管之间无遮挡时，接收管有光电流产生，一旦此光路中有物体阻挡时光电流中断，利用这种特性可制成光电开关用来计数。
如图3-1，其中D4、D3为光敏二极管，D2为发光二极管。
两个光敏二极管和一个发光二极管组成“出入口”。
课程设计__光控计数器
课程设计------------光控计数器学校：淮北师范大学信息学院专业：电子信息科学与技术姓名：学号：时间：2010-6-19指导老师：一章设计要求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.判断来人是进入还是离开实验.当有人进入实验室时令计数器进行加计数.当有人离开实验室时进行减计数；要求计数器的最大计数容量为99人.并用数码管显示数字。
第二章系统组成及工作原理2.1 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。
第三章电路设计3.1元器件介绍3.1.1施密特触发器经光电部分出来的波形是不规则的.需要经过施密特触发器进行整形。
在此课题中选用的施密特触发器是555定时器。
3.1.2 555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。
其引脚图如图一。
U12LM555CN GND1DIS7OUT 3RST 4VCC8THR6CON5TRI2 图一3.1.3 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）。
光控计数器的设计仿真与制作
光控计数器的设计仿真与制作学号：课程设计题目光控计数器的设计仿真与制作学院信息工程学院专业电子信息工程班级姓名指导教师光控计数器的设计仿真与制作摘要随着电子技术的日新月异，如今的电子技术已经在各个领域都得到了充分的利用，如在实际生活中很多需要统计人数的场合，光控计数器得到了充分利用。
本次课程设计的题目为光控计数器的设计仿真与制作。
此计数器主要是对室内人员数目进行时刻的智能统计并显示出来。
电路中分别包括光控电路部分，触发脉冲控制部分，计数部分，译码部分及显示部分。
本设计主要是利用光线的通断来统计进入室内人数。
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。
除外，本设计较为准确，因为它还有排除有人并没有真正进入门内情况功能。
通过proteus仿真可以看到电路实现功能的效果。
电路中利用四个D触发器即两片74LS74和74LS00来控制两路光控电路产生的触发脉冲，通过74LS74完成计数，CD4511完成译码并用七段共阴数码管显示目前室内人数。
关键词：光控加减计数译码室内人数AbstractWith the rapid development of electronic technology, electronic technology today has in various fields have been fully utilized, as in real life a lot to statistics the number of occasions, photo counter has been full use. The topic of curriculum design for the design of simulation and fabrication of optical counter. This counter is mainly for the number of indoor personnel to carry out the intelligent statistics and display. The light control circuit part comprises a circuit, a trigger pulse control part, a counting part, a decoding part and display part.This design is mainly to use light to break through the statistics to enter the interior of the number of people. Requirements of the design of two optical control circuit, a road placed at the door and another set in the door, when a person through the door (either into or out of the room, to trigger a photoswitch circuit, trigger another optical control circuit, according to the optical control circuit produces pulse sequence, the judge is in or out of the lab, when someone enters the laboratory of seasonal counter for counting and, when people leave laboratory count reduction. Except that the design is more accurate, because it also excludes people who have not really entered the door. Through proteus simulation, we can see the effect of the circuit.Circuit using four D flip flops is two pieces of 74ls74 and 74ls00 to control two optical control circuit generates a trigger pulse by 74ls74 counting is completed, CD4511 complete decoding and seven segment digital tube were overcast display at present in the room number.Keywords: light subtraction counting decoding indoor number1.电路设计及其工作原理1.1电路设计要求设计一个利用光线的通断来统计进入房间人数的电路，用 2 个数码管显示计数值。
项目：计数器的设计与制作PPT课件
(a) 状态图； (b) 时序图
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三、计数器
•
(4） 归纳分析结果， 确定该时序电路的逻辑功能。从时
• 钟方程可知该电路是同步时序电路。从状态图可知随着CP脉
• 冲的递增, 触发器输出Q2Q1Q0值是递减的, 且经过八个CP脉冲 • 完成一个循环过程。
•
综上所述，此电路是同步三位二进制（或一位八进制）
(3) ① 列状态表。 列出电路输入信号和触发器原态的所有 取值组合，代入相应的状态方程，求得相应的触发器次态及 输出， 列表得到状态表， 如表5.4所示。
21
三、计数器
表5.4
cp
Q2n Q1n
00
Q Q0n
Q Q n1 n1 n1
2
1
0
00 0
1
00
10 1
0
01
00 1
1
01
11 0
0
10
3.1 同步计数器 1. 同步二进制计数器 同步二进制计数器电路如图所示。
12
三、计数器
Q2
Q J&
F2 C K
Q RD &
Q1
Q0
Q J&
F三1 、C计数器
Q RD K
Q J& F0 C
Q RD K
清零 CP
13
三、计数器
分析过程:
(1) 时钟方程
CP0=CP1=CP2=CP↓
驱动方程： J0=1
同一个时钟脉冲源，因而，所有触发器的状态变化都与所加时钟信号同步。 异步时序逻辑电路
异步时序逻辑电路中，没有统一的时钟脉ห้องสมุดไป่ตู้，有些触发器的时钟输入端 与时钟脉冲源相连，而有些触发器的时钟输入端不与时钟脉冲源相连。
计数器设计与制作
计数器设计与制作一、方案设计（1）技术指标1、基本要求①显示数据位数8位；②具有复位功能；③计数时间间隔为0.9~1S；④显示方式：共阴数码管、动态显示；⑤电源输入：220V ±10%；50HZ±1HZ；⑥计数脉冲可外输入，亦可软件模拟。
2、扩展要求①计数时间间隔可调，10次/S、1次/S……；②具有预置数功能；③溢出报警功能。
（2）工作计划利用所提供的机壳及控制电路板完成计数器的设计与制作。
1、分析电路工作原理，完成计数器的设计方案设计；2、利用已提供的机壳完成简单的结构设计，包括变压器、电路板、按键、数码管等的安装及走线的设计；；3、完成电路的设计、调试及安装；4、按要求完成设计报告。
（3）电路设计部分根据设计的基本要求进行实验设计。
在本实验中，根据实验室提供的条件，除了变压器和显示控制电路外，其余的电路便是我们自行设计部分。
自行设计电路包括以下电路：①稳压电路②显示电路③按键电路④下载电路⑤蜂鸣器电路二、电路的硬件设计及说明（1）单片机控制系统我实验中，我们采用at89c52这一芯片来对电路进行程序控制。
AT89C52是美国Atmel 公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含8KB 的可反复檫写的程序存储器和12B 的随机存取数据存储器（RAM ），配置通用8位中央处理器（CPU ）和Flash 存储单元AT89C52单片机属于AT89C51单片机的增强型，与Intel 公司的80C52在引脚排列、硬件组成、工作特点和指令系统等方面兼容。
其主要工作特性是：①片内程序存储器内含8KB 的Flash 程序存储器，可擦写寿命为1000次；②片内数据存储器内含256字节的RAM ； ③具有32根可编程I/O 口线； ④具有3个可编程定时器；⑤中断系统是具有8个中断源、6个中断矢量、2个级优先权的中断结构；⑥串行口是具有一个全双工的可编程串行通信口；⑦具有一个数据指针DPTR ；⑧低功耗工作模式有空闲模式和掉电模式；变压器自行设计部分显示控制电路⑨具有可编程的3级程序锁定位；⑩工作电源电压为5（1+0.2）V，且典型值为5V；⑪最高工作频率为24MHz。
光控计数器-课程设计说明书资料
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Ⅱ设计题目：光控计数器院系：班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：2015年12月哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学课程设计任务书一、项目研究内容1、基本设计要求设计一个利用光线的通断来统计进入实验室人数或清点物品的电路，要求有两路光控电路，一路放置在门外，一路放置在门里。
当有人进入或走出房间时，将先后触发两路光控电路产生脉冲信号。
要求有人进入时，加法计数；有人离开时，减法计数。
并用数码管显示计数结果。
要求当加法计数至35时，+1，计数器回到00；当减法计数至00时，-1，计数器回到35。
2二、项目实施方案1、电路设计图：图1：实验原理图2、原理分析2.1光控电路部分采用红外发光二极管与光电二极管对管作为触发设备。
实验所用为反射式对管，即有红外发光二极管以及光电二极管组成的管对，当有物体遮挡时，发光二极管所发出的红外线经由物体反射被光电二极管接受。
在实际电路中，对于红外发光二极管，在其正极接一个15kΩ的限流电阻后接5V 电源，负极接地。
对于红外线光电二极管，负极接200Ω电阻后接电源，正极接地。
信号由光电二极管负极端引出。
因此实现，无遮挡时为低电平，遮挡时为高电平。
图2：光控原理图2.2脉冲整形部分采用74ls142.3计数信号产生部分此部分由两个D 触发器构成，利用两个非门和D 触发器的清零端实现波形的变化。
电路图如下：图4：计数信号部分当1信号第一个上升沿到来时由于2信号为低电平所以会将1号D 触发器反相端异步置1所以第一个上升沿被屏蔽，而当2信号第二个上升沿来到时，2号D 触发器清零端已经被1信号置为高电平，所以第二个上升沿将2号D 触发器输出置为低电平，随后当1信号为低电平时，将2号触发器的输出置回高电平，因此输出加信号。
而当2信号先到来时过程对称，输出减信号。
光控计数器的设计
郑州科技学院《数字电子技术》课程设计题目光控计数器的设计学生姓名_______________________专业班级_______________________学号___________________________院（系）信息工程学院指导教师_______________________完成时间2013 年11月29日目录1 课程设计的目的 (1)2 课程设计的任务与要求 (1)3 设计方案 (1)4 设计原理及功能说明 (2)4.1 工作原理 (2)4.2 功能说明 (2)5 单元电路的设计 (6)5.1 光控电路部分 (6)5.2 脉冲整形部分 (6)5.3 加减信号产生部分 (7)5.4 计数及数码管显示部分 (8)6 硬件的调试 (9)7 总结 (9)参考文献 (11)附录1：原理图 (12)附录2：元器件清单 (12)附录3：实物图 (14)1课程设计的目的(1)熟悉逻辑门电路、集成芯片和555定时器等器件的内部结构和功能，合理运用其内部及其功能，完成相应的设计工作。
(2)学会使用电路仿真软件如：Mutisim。
(3)能够对电子电路、印刷电路板、电子元器件等一些相关与电子和焊接等方面的知识有进一步的认识，并独立对其进行测试与检查。
(4)这次试验对焊接技术、排错调试、以及相关设备的使用等方面的得到了比较全面的锻炼和提高。
并进一步巩固了在课堂上学习的理论知识。
2课程设计的任务与要求基本功能：(1)使用逻辑门电路、集成芯片及555定时器等器件完成光控计数器的设计；(2)使用光敏元件采集信息，通过调整进行计数；(3)采用2位数码管进行计数，计数范围在0-99,可进行复位。
扩展功能：对进出加以区分，进入时计数器进行加，出去时计数器进行减。
3设计方案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，其系统整体框图如下：图3-14设计原理及功能说明4.1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。
光控计数器
CP-
CP+
74LS192/193封装管脚图
74LS192/193—双时钟型中规模同步可逆计数器
真值表
74LS192—双时钟型中规模同步10进制可逆计数器
加法 时钟
减法 时钟
异步 清零
异步 预置
数据输入
数据输出
CP+
CP-
CR
LD
0 1
D
C
B
A
QD QC QB QA
清零 预置
集成双J-K触发器
555定时器 数码管 集成显示译码器 集成二输入与非门
74LS112
共阴或共阳 74LS47或74LS48 74LS00
1
2 2 2 1
五、元件清单
名称 型号 每组数量(个)
电阻
电阻 电阻 电阻 电阻
300Ω
1k 2K 10K 20K
14
4 2 2 2
三极管
红色发光二极管或蜂鸣器 面包板 导线
B A
A B
A B
2. 设计一个加减控制电路，根据光控电路产生 脉冲的先后顺序，判断人员是进入房间还是 离开房间，从而控制可逆计数器实现加法或 减法的操作。要求有人进入时，加法计数； 有人离开时，减法计数。
B A
A B
A B
二、基本要求 3. 用两片190或两片192设计实现一个36进制的 可逆计数器，并用数码管显示计数结果。要 求当加法计数至35时，+1，计数器回到00； 当减法计数至00时，-1，计数器回到35。
LD
0
1 1 1
CE
1 0 0
U/D
0 1
D D
计数器设计与仿真
计数器设计与仿真作者：春宁来源：《赤峰学院学报·自然科学版》 2013年第11期春宁（赤峰学院物理与电子信息工程学院，内蒙古赤峰 024000）摘要：文章设计了计数器的时钟电路、计数电路和显示驱动电路，分析了555、74160和CD4511集成器件的工作原理.利用Multisim软件对整体电路进行了仿真，得出了正确的仿真结果.关键词：时钟；计数；显示；驱动中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1673-260X（2013）06-0021-021 器件工作原理1.1 74160原理74160同步可预置四位二进制计数器是由四个D型触发器和若干个门电路构成，内部有超前进位，具有计数、置数、禁止、直接（异步）清零等功能.对所有触发器同时加上时钟，使得当计数使能输入和内部门发出指令时输出变化彼此协调一致而实现同步工作.这种工作方式消除了非同步（脉冲时钟）计数器中常有的输出计数尖峰.缓冲时钟输入将在时钟输入上升沿触发四个触发器.这种计数器是可全编程的，即输出可预置到任何电平.当预置是同步时，在置数输入上将建立一低电平，禁止计数，并在下一个时钟之后不管使能输入是何电平，输出都与建立数据一致.清除是异步的（直接清零），不管时钟输入、置数输入、使能输入为何电平，清除输入端的低电平把所有四个触发器的输出直接置为低电平.有了超前进位电路后，无须另加门，即可级联出n位同步应用的计数器.它是借助于两个计数使能输入和一个动态进位输出来实现的.两个计数使能输入（ENP和ENT）计数时必须是高电平，且输入ENT必须正反馈，以便使能动态进位输出.因而被使能的动态进位输出将产生一个高电平输出脉冲，其宽度近似等于QA输出高电平.此高电平溢出进位脉冲可用来使能其后的各个串联级.使能ENP和ENT输入的跳变不受时钟输入的影响.电路有全独立的时钟电路.改变工作模式的控制输入（使能ENP、ENT或清零）纵使发生变化，直到时钟发生为止，都没有什么影响.计数器的功能（不管使能、不使能、置数或计数）完全由稳态建立时间和保持时间所要求的条件来决定.表1为74160N的真值表.1.2 CD4511CD4511是一片CMOS BCD—锁存/7段译码/驱动器，引脚排列如图1所示.其中A1、A2、A3、A4为BCD码输入，A1为最低位.LT为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障.BI为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时，BI端应加高电平.另外 CD4511有拒绝伪码的特点，当输入数据越过十进制数9(1001)时，显示字形也自行消隐.LE是锁存控制端，高电平时锁存，低电平时传输数据.a～g是7段输出，可驱动共阴LED数码管.另外，CD4511显示数“6”时，a段消隐；显示数“9”时，d段消隐，所以显示6、9这两个数时，字形不太美观.所谓共阴 LED数码管是指7段LED的阴极是连在一起的，在应用中应接地.限流电阻要根据电源电压来选取，电源电压5V时可使用300Ω的限流电阻.1.3 555定时器555定时器是一种多功能的数字-模拟混合集成电路,利用它进行不同的组合可方便地构成施密特触发器,单稳态触发器和多谐振荡器.由于使用灵活、方便，所以555定时器在波形的产生与变换，测量与控制，家用电器，电子玩具等许多领域中都得到了应用.图2 为555定时器内部结构，表2 为555定时器真值表.2 计数电路的设计计数器电路由个、十、百、千位构成，图3计数器仿真电路中的计数部分是利用四片74160构成一个模10000的计数器，最大可计数范围是0-9999，低位的RCO通过连线与高位ENT相连即可实现级联.显示译码器由显示器件和译码驱动器两部分构成的.显示器件的种类很多，本文采用的是由LED构成七段共阴数码管，共阴型数码管是将各段发光二极管的阴极连在一起接地.这里使用的译码驱动器为CD4511,七段输出是驱动各段数码管相应显示段的信号，由于驱动共阴极数码管，故其输出为高电平有效，即高电平时显示极数码管亮.经过CD4511的译码后，将CD4511的输出端与共阴数码管的相应输入端连接，可显示0000～9999.3 用Multisim软件对电路进行调试与仿真用555定时器构成的多谐振荡器来给计数电路提供脉冲信号，下面利用Multisim软件分别对整个电路进行调试与仿真.仿真电路及结果如图3所示.4 结束语在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，经常要用到计数器电路，本文设计了计数器的时钟电路、计数电路和显示驱动电路，分析了555、74160和CD4511集成器件的工作原理.利用Multisim软件对整体电路进行了仿真，得出了正确的仿真结果.555作为时钟产生电路，通过电阻、电容可以方便的调节其振荡周期，要想使用精确的时钟，可通过晶振电路分频得到.参考文献：〔1〕汤山俊夫.数字电路设计与制作.科学出版社，2009.7. 〔2〕黄智伟.电子电路计算机仿真设计与分析.电子工业出版社，2009.6.〔3〕孙余凯.传感器应用电路300例.电子工业出版社，2008.3.〔4〕Williams S. Ir D A: Past,Present and Future[J].IEEE Personal Communications ,2000 ,7(1):11～19.。
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课程设计任务书
学生姓名：专业班级：
指导教师：工作单位：信息工程学院
题目:光控计数器的设计仿真与制作
初始条件：
集成显示译码器、计数器、555定时器、数码管、和必要的门电路或其他器件。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）
1、课程设计工作量：1周内完成光控计数器电路的设计、仿真、装配与调试。
2、技术要求：
设计一个利用光线的通断来统计进入房间人数的电路，用2个数码管显示计数值。
①设计两路光控电路，一路放置在门外，一路放置在门里。
当有人进入或走出房间时，将
先后触发两路光控电路产生脉冲信号。
（仿真时可用2个开关模拟光控开关）
②设计一个加减控制电路，根据光控电路产生脉冲的先后顺序，判断人员是进入房间还是
离开房间，从而控制可逆计数器实现加法或减法的操作。
要求有人进入时，加法计数；有人离开时，减法计数。
③确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画
出总体电路原理图，分析工作原理。
3、查阅至少5篇近5年参考文献。
按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。
全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。
时间安排：
1）第1-2天，查阅相关资料，学习设计原理。
2）第3-4天，方案选择和电路设计仿真。
3）第4-5天，电路调试和设计说明书撰写。
4）第6天，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。
指导教师签名：年月日
系主任（或责任教师）签名：年月日。