数电课程设计 触摸式计数器

数字电子技术课程设计报告题目：触摸式计数器

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触摸式计数器

一、设计内容及要求

● 1.1程设计应达到的目的

1、综合运用相关课程中所学到的理论知识去独立完成某一设课题；

2、通过查阅手册和相关文献资料，培养学生独立分析和解决问题的能力；

3、进一步熟悉常用芯片和电子器件的类型及特性，并掌握合理选用器件的原则；

4、学会电路的安装与调试；

5、进一步熟悉电子仪器的正确使用；

6、学会撰写课程设计的总结报告；

7、培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度

● 1.2 本课程设计课题任务的内容和要求

1、触摸时或遮挡时的距离应小于感应距离。

2、能计数到最大值999。

3、LED数码管显示计数值。

4、具有提示功能。

二、方案设计及论证

● 2.1 基本思路

我们的设计思路是将基本部分与发挥部分统筹考虑，进行方案设计。

第一、触摸信号的采集，能否被接收会产生不同的信号，将其转换成高低电平；

第二、计数器记录高低电平的变化，实现计数功能并响一声；

第三、将计数用数码管显示；

● 2.2 方案

方案满足设计的基本要求，用光敏二极管做触摸传感器，接收对管判断是否有物体触摸，并且当物体触摸时输出一个高电平，然后触发后面的加法计数器，使其加一，为简单起见，计数器为一组 BCD码输出，输出由 BCD-七段数码管译码器译码，输入至数码管显示。在该方案的具体器件选择上，又有许多方案，如脉冲发射

电路中采用的振荡器有多种选择，可以采用元件构成，也可以采用集成电路构成，为简化电路，本设计采用 555 构成的多谐荡器，其结构简单，便于调试。在计数器方面也有多种选择，计数器种类繁杂，有同步的，有异步的；有十进制的，有

十六进制的，在满足要求的基础上，为尽量简化电路，减小各模块之间的联系，本设计采用三块 74LS161进行级联，实现模一千计数器。在显示电路方面采用74ls48和数码显示管进行。

当电源接上5V电源时，触摸部分2脚与6脚相连，构成一个施密特触发器，当无遮挡时，触摸部分（D1=5.7kΩ）与电阻R1，R2串联，光敏电阻的电压为1.4V，此时C1充电，NE555 2,6脚的电压>2/3VCC,因此3脚输出为低电平，所以触发同步计数模十部分，74LS161的个位计数2脚的CP为低电平，数码管不具有计数功能；

反之，当有遮挡物时，触摸部分（D1=58kΩ），此时C1放电，维持R1和R2电阻上的电压，NE555 2,6脚的电压<1/3VCC,此时3脚输出为高电平，继而触发同步计数模十部分，同时个位的2脚CP为高电平，产生数码管进位信号，周而复始，计数器部分显示到1000.

方框图

三、各单元电路设计与分析

1.信号采集电路

如图可知信号采集电路是由一个光敏电阻作为采集器，其输出信号在无物件遮挡住光线时，其电压较低，再有物件遮挡光线时，电压产生较高，因此控制后续计数电路。

2.计数电路

计数电路主要采用计数器统计信号采集电路输出的脉冲个数，实现对物件计数的功能。为了使电路简单化，减少其它器件的使用，通过查看各种计数器芯片的技术手册，选取 74LS161为该电路的计数器

74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，他可以灵活的运用在各种数字电路，以及单片机系统种实现分频器等很多重要的功能。

计数电路

3.数码显示电路

计数电路输出两组 BCD码，为了使电路简单，应选用 BCD码—七段数码管译码驱动器，而七段数码管的选择与之配套。译码器无特殊功能要求。这里选用了常用的 74LS48共阴数码管驱动器，配套选取共阴八段数码管，但小数点位不用。74LS48 为内部有上拉电阻的 BCD—七段数码管译码器 / 驱动器，输出端为高电平有效，可用于驱动缓冲器或共阴数码管。其功能表如表所示。根据功能表，将 BI / RBO、RIB、LT 接高电平， A0 ~ A3 接计数电路的 D 0 ~ D 3 ，其余同理，该部分电路简单，只要根据功能表将相应端口连接起来可完成功能，如图所示

功能表

74LS48管脚图7段共阴极数码显示管

数码显示电路

4.脉冲产生电路

当接到电源时，构成的是施密特触发器，当无光照时，光敏阻值很小，又因为其与电阻串联，此时C1电容在充电，NE555 2、6脚的电压大于2/3 VCC,因此输出为低电平。反之，输出为高电平。

四、总体电路原理图及元器件清单

1.原理图

2.元器件清单

NE555NE5551

R2电阻（22K）1

R1电阻（50K）1

C1电容（10μF）1

C2电容（0.01μF）1 fengmingqi蜂鸣器1 kaiguan拨动开关1 VCCGND电源接口1 5101AS数码显示管（共阴）3

D1光敏电阻1

五、PCB图

通过原理图装换成PCB图，如下

六、电路功能测试方案与测试结果

电路焊接完毕后，对照原理图检查是否有漏焊、错焊之处，别要检查电源引线是否短路。确认无误后，上电调试，先查看感觉各元器件是否正常工作，是否有异味发烫等，如有即及时断电检查；若无，测试电路是否完成相应功能。

焊接时，每焊接完一个模块都要进行调试。不要把所有的电路全部焊接完了再进行调试，否则如果出现问题将会很难查出来，而且还会给修改电路带来不必要的麻烦。芯片的管脚要正确读取，接电源的管脚和接地的管脚不搞反了。万能板上的电源线和地线要分清楚，焊接时千万不要搞错了。

然后分模块进行调试，经测试，电路正常工作，相关功能完全实现：用手触摸一次光敏管，记一次数，蜂鸣器响一次。

七、作品照片图

八、结论与心得体会

经过本次设计，我们受益非浅，不仅使我们复习了数电的很多知识，而且锻炼了我们理论与实践相结合的能力、团队协作能力。这次课程设计不仅是对所学知识的复习巩固，更是对将凌乱知识系统化的能力提出了挑战。当问题出现的时候，要想办法解决，并且有的还不止一种解决方案。通过这种方式可以培养我们的创造性思维，将知识学活。在今后的学习过程中将更加努力，提高自己的创新能力和实践能力，以适应社会和时代发展要求