光控计数器的设计
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
10k
1 2
CLK E
7 MR
Q0 Q1 Q2 Q3
3 4 5 6
7 1 2 6
A B C D
3 4 5
LT BI LE/STB
QA QB QC QD QE QF QG
13 12 11 10 9 15 14
Байду номын сангаасU2
4511
9 10
CLK E
15 MR
Q0 Q1 Q2 Q3
11 12 13 14
7 1 2 6
光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管
外形图
（3）主要特性： 光谱特性： 硅管峰值波长为0.9μm 锗管峰值波长为1.5μm
伏安特性： 光电特性：输出电流Ie和光照度Ee呈线性关系
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
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
常用光学元件有： 反射镜、透镜、半透半反镜等
提问：1. 光电效应有哪些？这些光电效应对 应哪些光电元件？
2. 这些光电元件有哪些特点？分别适 用哪些场合？
一、光电式传感器的应用类型
热释电套件
热释电报警器
菲涅尔透 镜
设定按钮
高分贝喇叭
热释电报警器（续）
菲涅尔透镜
Φ 5mm 接插件
热释电报警器（续）
吸顶式 热释电报警器
热释电传感器应用
热释电传感器用于自动 亮灯，当然也可以用于防 盗
热释电传感器 的感应范围
热释电感应灯
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。
光电计数器设计报告
前言随着大规模、自动化的生产不断发展,很多企业在生产的过程中,大量使用各种智能化的产品,提高生产管理水平;采用红外线遮光方式的光电计数器,抗干扰性好,可靠性高;可用于测量宾馆、饭店、商场、超市、博物馆、展览馆、车站、码头、银行等场所的人员数量及人员流通数量,同时丝毫不会侵犯到被测人员的个人隐私;该产品应用广泛,也可以测量流水线上的产品的数量,以及可检查产品有无缺损;适用于各种环境对产品的成品或者是半成品进行计数,以满足现代生产的适时管理和需要,实现了智能控制;本人根据了光电计数器的工作原理,再结合了刚学过的模拟电子技术、数字电子技术、光电传感技术等电子类专业知识,制作了一个简易的红外光电计数器,本课题设计是对自己所学知识的一个综合运用和检验;同时也是自己走向社会前对产品的制作工艺以及产品生产流程的了解;该电路的指导思想是利用红外发光管发射红外线,红外接收管接收此红外线,并将其放大、整流转换成高低电平信号,驱动计数器计数,并经译码驱动电路使数码管显示数值;该电路还设计了一个报警电路,当计数器计数到上限时即99时,产生一个进位脉冲来驱动555产生延时信号使蜂鸣器报警;由于本人经验不足,且实验器材精确度不高,故设计还有很多不足和缺陷,需做进一步的改进和完善;第一章设计内容及要求1.设计主要内容该设计以红外发射及接收管为主要元器件产生光电脉冲,该脉冲通过双十进制加法计数器计数,4-8译码器译码,7段数码显示管显示来实现系统0-99光电计数及显示;当计数到99时计数暂停并报警;启动清零开关可重新计数;2.设计要求设计主要包含基本和提高要求两层次基本要求：利用红外发射接收管作为光电计数器的传感器进行计数,用数码管显示计数值,当数码管显示值与设定值相同时报警,此外计数器停止计数,手动清除报警后可重新工作;提高要求：l发光器件和光接收器之间的距离大于lM提示：生于距离较远；需要增大发光二极管的电流,这种情况下只能采用脉冲供电方法,此时有物体和无物体其输出频率会产生变化;2有抗干扰技术,防止背景光和瓶子抖动产生计数误差3每计数100,用灯闪烁2S指示一下;第二章系统设计方案选择方案一图方案一电路原理设计图该电路采用遮光式红外管触发计数器计数,当计数器递增计时到99即定时时间到时,显示器上显示99,同时发出光电报警信号;译码显示电路由74LS48和共阴极七段LED显示器以及1K电阻排组成;报警电路主要由555定时器脉冲控制;秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准,但本设计对此信号要求并不是太高;主要是利用555产生一个延时信号使蜂鸣器扬声报警,此时可按下复位开关是电路重新从00开始计数;方案二图方案二电路原理设计图方案比较1.光电转换部分方案一设计简单,原理清晰,对负载及红外信号的发射强度未予考虑;方案二红外接收管的负载能力得以提高,但实现光电脉冲对电阻及三极管的开关参数有一定的要求,红外接收管还会受到三极管作用下的外围负载影响,不易于实现标准的高低电平转化;2.计数显示部分由于两种方案在计数部分所用的芯片不同,因此在芯片的个数选择和各引角连接方面就存在明显的差异;其一74LS192多了清零端方便清零功能的实现;74LS190就需在置数端实现置数功能基础上做点改进,这里通过一双向开关实现硬件复位;其二是进制设置：74LS192采用的是S9=1001,74LS190采用的是S10=1010;都需要使用与非门实现置数,但是74LS192是同步置数,74LS190是异步置数,74LS192当一有进位信号时就开始置数,而74LS190置数信号有延迟;这是两者最主要的区别,也是方案设计选择前者的主要原因;3.译码部分都采用4输入8输出译码方式,实现功能相同,两者没有明显的优劣差异;4.显示部分都采用共阴极七断数码驱动显示管,此部分没有区别;5.报警设置若实现99报时,方案一设计更简单,直接从CO端引出报警信号,通过555定时器产生一定频率的脉冲驱动报警电路;方案二报警设计具有通用性,能设置0-99范围内任意数值显示时的报警,但设置报警数值时较为不便;考虑实际应用采用方案一;总上所述,方案一更简易、经济,更可行;图系统原理组成框图工作原理该计数器采用了遮光式红外发射与接收管来产生脉冲信号,当没有遮光物时,红外接收管产生低电平信号,再经过三极管信号放大反向后变为高电平信号,最后经过74LS14反向器又变为低电平,同理,当有遮光物挡住对管时,接收管产生高电平信号,在经过放大反向后,作用在74LS192计数器上一个高电平信号,这样就有一个正跳沿脉冲使计数器开始进行加计数,并且通过74LS48译码电路在两个共阴极数码管上显示计数值,计数部分采用了同步时序逻辑电路设计,当计数器递增计数到99即计数最大值时,两计数器开始同步置数,同时高位计数器产生进位脉冲信号驱动报警电路报警,报警电路采用的是NE555构成的多谐振荡器,振荡频率 f0=1/R1+2R2CLn2=R1+2R2C,其输出信号经三极管推动蜂鸣器工作;PR未控制信号,当PR为高电平时,多谐振荡器工作；反之,电路停振;此时可以用复位开关使其清零,当再有脉冲信号时,计数器又开始循环计数;第四章单元电路设计、参数计算、器件选择光电转换模块光电转换的电路见图由于发光二极管的工作电压大约在左右,工作电流大约在4mA到10mA左右,并且电源电压为5V,所以R3=/4mA~10mA=250Ω~625Ω,因此选择470的电阻作为发光管的限流电阻;三极管有放大作用,所以集电极的电流较大,所以要加一个阻值较大的电阻作为限流电阻,因此选择了10KΩ电阻;当接通电源的时候,红外发射管发光,红外接收管反向导通,相当于短路,所以A点的电压为低电平,基极电流降低,发射结的电压降低,所以发射结反向截止,根据三极管基极电压与集电极电压反向的特性,所以集电极电压为高电平,当一旦有东西遮在发光管和光敏三极管中间时,红外接收管正向截止,即A点电位为高电平,当之超过三极管的导通电压一般为硅管为,锗管为左右时,三极管就会导通,当基极电流继续增加时,三极管会饱和导通,此时三极管相当于工作在开关的闭合状态,发射极相当于直接接地,所以集电极输出为低电平;再经过一个反向器后变为高电平,这样就可以给后面计数器一个上升沿脉冲;使其触发开始工作;图光电转换电路计数显示模块4.2.1 数码管译码：编码的逆过程,即将输入代码“翻译”成特定的输出信号;译码器：实现译码功能的数字电路;七段数字显示器原理按内部连接数字显示器分为共阴极和共阳极两种（a）管脚排列图; b共阴极接线图; c 共阳级接线图图数码管内部电路4.2.2 显示译码器74LS48图 74LS48的管脚排列图和其逻辑符号图4.3 A 0 =0时,/ LT =1时,若七段均完好,显示字形是“8”,该输入端常用于检查74LS48显示器的好坏; 当 A 1=1时,译码器方可进行译码显示; 用来动态灭零,当A 2= 1时, 且A 3 =0, 输入A3A2A1A0=0000时,则/ I BR =0使数字符的各段熄灭； / LT为灭灯输入/灭灯输出,当 V CC =0时不管输入如何, 数码管不显示数字； 为控制低位灭零信号,当A 3=1时, 说明本位处于显示状态;若 A 3 =0, 且低位为零, 则低位零被熄灭;图 译码显示电路 根据设计要求由于数码管是由发光二极管构成的,所以要在译码器与数码管之间加1K 的电阻保护,因为选择的是共阴的数码管,数码管的两个公共端与地端相接;4.2.3 十进制计数器74LS19274LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器; CPU 为加计数时钟输入端,CPD 为减计数时钟输入端;LD 为预置输入控制端,异步预置;CR 为复位输入端,高电平有效,异步清除;CO 为进位输出：1001状态后负脉冲输出, BO 为借位输出：0000状态后负脉冲输出;图 a74ls192引脚图 b74LS192逻辑符号图表 74LS192的真值表工作原理：当LD =1,CR=0时,若时钟脉冲加入到U CP 端,且D CP =1,则计数器在预置数的基础上完成加计数功能,当加计数到9时,CO 端发出进位下跳脉冲；若时钟脉冲加入到D CP 端,且U CP =1,则计数器在预置数的基础上完成减计数功能,当减计数到0时,BO 端发出借位下跳变脉冲;由74LS192组成的一百进制递加计数器如下图,其预置数为N=1001 10018421BCD=99;它的计数原理是：只有当低位CO 端发出进位脉冲时,高位计数器才作加计数;当高、低位计数器处于99,且置数端LD =0,计数器完成并行置数,此计数器的置数值为99,当置数到99时可用复位端使其清零,在U CP 端的输入时钟脉冲作用下,计数器再次进入下一循环加计数;图 计数器计数置位部分声光报警模块由555定时器和三极管构成的报警电路如图所示;其中,555构成多谐振荡器,振荡频率 f0=1/R1+2R2CLn2=R1+2R2C,其输出信号经三极管推动扬声器;PR 未控制信号,当PR 为高电平时,多谐振荡器工作；反之,电路停振;图 报警工作电路555电路的工作原理555电路的内部电路方框图如图所示;它含有两个电压比较器,一个基本RS 触发器,一个放电开关管T,比较器的参考电压由三只 5K Ω的电阻器构成的分压器提供;它们分别使高电平比较器A 1 的同相输入端和低电平比较器A 2的反相输入端的参考电平为CC V 32和CC V 31;A 1与A 2的输出端控制RS 触发器状态和放电管开关状态;当输入信号自6脚,即高电平触发输入并超过参考电平CC V 32时,触发器复位,555的输出端3脚输出低电平,同时放电开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于CC V 31时,触发器置位,555的3脚输出高电平,同时放电开关管截止;D R 是复位端4脚,当D R ＝0,555输出低电平;平时D R 端开路或接V CC ,V C 是控制电压端5脚,平时输出CC V 32作为比较器A 1 的参考电平,当5脚外接一个输入电压,即改变了比较器的参考电平,从而实现对输出的另一种控制,在不接外加电压时,通常接一个μf 的电容器到地,起滤波作用,以消除外来的干扰,以确保参考电平的稳定;T 为放电管,当T 导通时,将给接于脚7的电容器提供低阻放电通路;图 555电路的内部电路方框图本电路由555定时器和外接元件R 1、R 2、C 构成多谐振荡器,脚2与脚6直接相连;电路没有稳态,仅存在两个暂稳态,电路亦不需要外加触发信号,利用电源通过R 1、R 2向C 充电,以及C 通过R 2向放电端 C t 放电,使电路产生振荡;电容C 在CC V 31和CC V 32之间充电和放电,其波形如图b 所示;输出信号的时间参数是T ＝t w1＋t w2, t w1＝R 1＋R 2C, t w2＝2C 555电路要求R 1 与R 2 均应大于或等于1K Ω ,但R 1＋R 2应小于或等于Ω;图 多谐振荡器结构及工作电压波形第五章 实验、调试及测试结果与分析·调试电路板焊接好后,先不能急着通电,先要检查硬件线路,其步骤如下：1检查连线是否正确根据电路原理图连线,按一定顺序一一检查安装好线路,这样可以比较容易查出错线或少线;为了防止出错,对于已查过的线路在电路图上做出标记 ;2元器件的安装情况检查元器件引脚之间有无短路；连接处有无接触不良,有无虚焊,假焊情况；二极管的极性和集成元件的引脚是否连接有误;这样检查无误后就开始通电,通电后发现十位数码管中e 极二极管不亮,找出其连接译码器的15脚,发现是虚焊了,重新焊了下,通上电数码管正常工作;当我们把遮光物放在对管再抽出的过程中,数码管没变化,还是显示00,通过用数字万用表检测后,发现红外接收管内阻很大,已经烧坏了,可能是在焊接的过程中,温度过高散热不当所致,后又换了个红外接收管;当再次通电后,在用同样的方法发现数码管还是不计数,我们用万用表检查了以下,发现当没有遮住红外管时,红外接收管的电压为本应该在左右,当遮住了红外管后,电压变为,总结下低电平电压过高,不能使反向器反向,也就不能使计数器计数,我们把红外管对折后重新焊接,在通上电,这次把电源电压改小了,改为原来是,结果板子正常工作了,能实现00-99计数了,而且比较稳定;结果与分析通过调试以后,电路板可以按照预定的要求实现功能;刚开始通电,数码管显示00,当有遮光物挡住又拔出时,计数器进行加1,这样能完成00—99计数,通过检测我们发现红外管需要对折焊接后才会更加灵敏,这样才能使脉冲信号更加稳定,计数更准确,还有板子的工作电压要调好,不能过高也不能太低,要让板子能正常工作即可,在焊接时一定注意温度控制好,可以先把一些敏感元件引脚留长些,这样可以方便散热,以免烧坏元件;总结为期一周的电子课题设计终于落下帷幕了,我和我的搭档经过这一周的辛苦努力,终于得到了收获,完成了我们的电子设计---光电计数器;因为以前动手很少,对做电子线路板经验不足,所以刚开始有点不知所措,但我们没有放弃这次难得的动手机会,通过查阅相关资料,把原理图画好,经过仿真确定其可行性,然后就开始焊接电路板,在焊接电路板的过程中,我们从中发现了许多问题,也遇到了不少难题,不过我们没有退却,在指导老师的帮助下,把问题给逐一解决了,而且在动手操作的过程中,也领悟到了许多焊接技巧,方法,增强了实践动手能力,当我和搭档把电路板成功焊接完成后,非常兴奋,很有成就感,更增加了我们以后动手操作的信心,在后期调试过程中,通过数字万用表,示波器等相关测量工具获得了计数器的一些工作参数,在结合实验现象和结果分析,更加懂得了该光电计数器的工作原理;感谢学校给我们提供了这次宝贵的动手实践机会,通过动手操作,我们学到了许多书本上没有的知识,而且更加巩固了所学知识,真正做到了所学即所用;经过这次电子设计,我从中收获了很多,更加懂得了理论联系实际的重要性,让我们对电子设计这门科目有了更深一层次的了解;我相信我能在以后的电子设计中做的更好,会有更多新的发现;参考文献1 梁宗善. 电子技术基础与课程设计.华东理工大学出版社. 1994.2 郁汉琪. 数字电子技术实验及课题设计.高等教育出版社.3 梁廷贵、王裕琛.译码器编码器数据选择器电子开关电源分册.科学技术文献出版社.4 杨志忠、卫桦林. 数字电子技术. 高等教育出版社.5 杜虎林.数字万用表使用测量技法与故障检修.人民邮电出版社.6 吴运昌.模拟集成电路原理与应用.华南理工大学出版社.7 黄智伟. 全国大学生电子设计竞赛技能训练.北京航空航天大学出版社.8 刘守义.数字电子技术基础.清华大学出版社.附录1电路原理总图附录2电路元器清单。
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 。
光电计数器的设计..
课程设计说明书课程设计名称：数字电子技术基础课程设计题目：学院名称：专业：班级：学号：姓名：评分：教师：20 年月数字电路课程设计任务书13 － 14 学年第 1学期第 2 周－ 3 周题目光电计数器的设计内容及要求〖基本要求〗利用发光二极管和光敏三极管作为光电计数器的传感器进行计数，用数码管显示计数值，当数码管显示值与设定值相同时报警，此外计数器停止计数，手动清除报警后可重新工作。
〖提高要求〗l)发光器件和光接收器之间的距离大于lM(提示：若距离较远可增大发光二极管的电流，这种情况下只能采用脉冲供电方法，此时有物体和无物体其输出频率会产生变化2)有抗干扰技术，防止背景光和瓶子抖动产生计数误差3每计数100，用灯闪烁2S指示一下进度安排1. 仿真、画PCB线路板图、领元器件：2天2. 制作、焊接：2天3．调试：3天3. 验收：1天4. 提交报告：13-14学年第一学期3～7周学生姓名：指导时间：第2～3周指导地点：任务下达 13年 9 月 7 日任务完成年月日考核方式 1.评阅□√ 2.答辩□√ 3.实际操作□√ 4.其它□指导教师系（部）主任注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。
2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。
摘要光电计数器的设计可对物件计数，计数物件速度可慢、可快，它在生产流水线包装数量控制等领域广泛应用，既节省劳动力又高效地完成任务。
设计采用模数结合电路。
电路主要分为信号采集电路、两位十进制计数电路、数码显示电路、报警电路四个模块，分别实现对通过光电门的物体感应，计数，显示，报警。
当计数达到预设数目后，停止计数并报警，可手动清除报警。
关键词：计数感应报警目录前言 (1)第一章设计要求 (2)1.1 基本要求 (2)1.2 提高要求 (2)第二章系统组成及方案设计 (3)2.1 系统组成 (3)2.1 方案一 (3)2.2 方案二 (4)2.3 方案比较与选择 (4)第三章单元电路的工作原理 (5)3.1 光电转换电路 (5)3.2 计数电路 (5)3.3 报警电路 (7)3.4 电路仿真 (9)第四章组装、调试及测试结果与分析 (10)4.1 焊接是特别要注意的几点： (10)4.2 调试与测试结果 (10)4.2.1 调试的步骤 (10)4.2.2 调试中的问题 (10)4.2.3 结果 (11)第五章总结 (12)参考文献 (13)附录一元件清单 (14)附录二总电路图 (15)附录三方案一原理图 (16)附录三电路仿真图 (17)前言21世纪是信息时代，是获取信息，处理信息，运用信息的时代。
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
数电 课程设计 光控计数器
淮海工学院数字电子实验报告书实验名称：光控计数器班级光电092姓名：董伸学号：090913206日期：2011-6-6地点：数电实验室指导教师：薛清成绩：理学院一.设计的目的1.进一步掌握数字电子技术的理论知识，培养工程设计能力和综合分析问题、解决问题的能力；2.掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力；3.了解一些中规模集成电路的接线方法；4.熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。
二．设计要求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，并用数码管显示数字。
三．系统组成及工作原理3.1 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：3.2 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。
四．电路设计4.1元器件介绍4.1.1 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。
在此选用的施密特触发器74LS04芯片，因此输出与输入反相。
芯片结构及引脚图如图3.1。
4.1.2555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。
其引脚图及实物图如图4.2。
U12LM555CN GND 1DIS 7OUT 3RST 4VCC8THR 6CON5TRI 2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。
(完整word版)光控计数器课设说明书
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：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。
一、立项背景从第一部可以用于加数和减数的机械计算机，到今天无处不在的计数器，在这几百年里，计数器等电子器件和电子产品，作为人类科技的发展，取得了很大的发展和进步，可以在人们生活中的各个方面满足=需求。
光控计数器是一款在日常生活中广泛应用的电子产品，采用光控的光电转换，使不接触就可以完成计数。
相比于传统的计数器，它有着直观和易于实现的优点，其利用光束通断时红外控制，通过红外发射器和接收器实现加减计数，在生活和生产中，如车间、实验室、门禁、场馆人控方面都有着广泛的应用。
二、项目内容、要求及原件选择1.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。
（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。
（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。
用两片可逆计数器（191或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。
2.元器件的选择三、项目实施方案1、电路设计图使用Multisim软件对电路进行仿真如图所示：2、原理分析（1）光控电路部分采用两个开关模拟两个光电管，红外二极管通过限流电阻连接到电源一直导通发光，光电二极管通过电阻和电源相连。
对于每组管子来说，在无人经过时，没有光反射，光电管不导通，保持高电平。
毕业论文光电计数器设计及制作
毕业论文光电计数器设计及制作光电计数器是一种常见的数字传感器，可以通过光电元件对光强度进行测量，并将得到的信号转换成数字信号进行计数。
本文将介绍光电计数器的设计和制作过程。
一、原理介绍光电计数器的基本原理是利用光敏元件（比如光敏二极管）和计数器芯片（比如74LS76）实现对光强的测量和数字计数。
具体流程如下：1. 光敏元件接收光信号，将光信号转化为电信号。
这里我们使用光敏二极管，通过照射它来产生电流（或电压）信号。
2. 信号放大。
由于光敏二极管产生的电流信号非常微弱，需要经过一个放大器进行放大，通过构建像素放大器来对信号进行放大。
3. 信号滤波处理。
由于光信号中包含噪声，在进行信号测量之前需要对信号进行滤波处理，通常可以采用低通滤波器来消除高频噪声。
4. 数字计数。
将上述处理之后的信号输入74LS76芯片进行数字计数，可以实现对光信号的计数。
其中，74LS76是一款可同步74LS系列预置式双稳态计数器，包含两个独立恒压源的JK触发器。
二、设计过程1. 光敏元件的选择。
在本设计中，我们选择了光敏二极管作为光敏元件，其灵敏度较高，响应速度较快，此外成本也相对较低。
需要注意选择合适的工作波长（根据不同应用场景的光源波长进行选择）。
2. 像素放大器的设计。
为了放大光敏二极管产生的微弱信号，我们需要构建一个像素放大器。
放大器的主要部件包括一个放大电路和一个反馈电路。
电路设计采用了双运算放大器，具备高增益、高输入阻抗和低噪声等特点。
反馈电路采用了电压跟随器结构，能够实现电压放大，同时对电压进行平滑处理，起到滤波作用。
3. 滤波器设计。
为了消除光信号中的高频噪声，我们采用了一级低通滤波器。
该低通滤波器采用R-C串联结构，通过改变电容的大小可以调节滤波器的截止频率。
4. 计数器的选择。
在本设计中，我们选择了74LS76芯片作为计数器。
这款芯片具有高速、低功耗、低成本的特点，可以满足光电计数器的计数要求。
三、制作过程1. 光电元件的连接。
光控计数器
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）摘要本课题的主要采用单片机来控制各单元电路实现光控计数的。
光控计数电路主要由光控电路、运算放大电路、AT89S51单片机系统电路、报警电路、复位电路、锁存器和显示电路，首先由光控电路将接收的光信号转换为电信号，由计数电路计数，再由数码显示管显示数目的增加或减少，实现自动计数的功能。
本课题主要研究当有人进入一次，光线被切断一次计数器加一次，当有人离开一次，光线又被切断一次计数器减一次的精度和可靠性。
实现自动计数的功能。
当达到设定的报警值时，报警电路发出报警。
给人们的生活带来很大的方便。
关键词：AT89S51单片机；光控制控制；显示电路-I-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）AbstractThe main task of the use of single-chip microcomputer to control the unit circuit to realize the control count. Photo counting circuit is mainly composed of a light control circuit, an operational amplification circuit, AT89S51 microcontroller system circuit, alarm circuit, reset circuit, latch and display circuit, first by the light control circuit converts the received light signal is converted to an electrical signal, the count of the counting circuit, the digital display of numbers increase or decrease, to realize the automatic counting function.This thesis mainly studies when a person enters a, light is cut off a counter plus one, when people leave a light, and cut off a counter by one time accuracy and reliability. Realization of automatic counting function. When reaching the set alarm value, the alarm circuit to send out alarm. Bring people great convenience.Keywords：AT89S51；Light control control；Show circuit-II-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 现状分析 (1)1.2 设计功能 (2)1.3 设计要求及指标 (2)本章小结 (3)第2章总体电路设计及方案论证 (4)2.1 总体电路设计及分析 (4)2.2 方案设计 (4)2.3 方案论证 (5)本章小结 (5)第3章单片机 (6)3.1 单片机概述 (6)3.2 单片机的主要功能及应用领域 (6)3.3 单片机的发展趋势 (7)本章小结 (7)第4章硬件单元电路设计 (8)4.1 AT89C51简介 (8)4.2 单片机最小应用系统电路 (8)4.3 光控检测电路 (9)4.3.1 光敏电阻 (10)4.3.2 LM399简介 (11)4.4 复位电路 (12)4.5 报警电路 (13)4.6 数码管显示电路 (14)4.7 74HC573锁存器 (15)4.8 整机电路原理 (16)本章小结 (17)第5章软件设计 (18)5.1 Portues软件介绍 (18)5.2 Keilc51简介 (18)5.3 系统软件执行部分 (19)5.4 数码管显示程序设计 (20)-III-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）5.5 单片机计数器程序设计 (20)本章小结 (22)第6章系统安装调试 (23)6.1 系统安装 (23)6.1.1 电路板的布局 (23)6.1.2 元器件的焊接技术 (23)6.2 电路调试 (24)6.3 整机电路的布线与接地问题 (24)6.3.1 布线的原则 (25)6.3.2 关于接地问题 (25)本章小结 (25)结论 (26)致谢 (27)参考文献 (28)附录1 译文 (29)附录2 英文参考文献 (31)附录3 整机电路图 (33)附录4 元器件清单 (34)-IV-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）第1章绪论在电子技术飞速发展的今天，电子产品的人性化、智能化和自动化的发展已经非常成熟了，其发展前景仍然不可估量而且非常可观。
光电计数器毕业设计论文
摘要摘要本文所设计的计数器抗干扰性好，可靠性高。
可用于测量商场、电影院、博物馆、展览观、车站、码头、银行等公共场所的人员数量及人员流通数量，同时丝毫不会侵犯到被测人员的个人隐私。
该产品应用广泛，常用于测量流水线上的产品的数量，以及可检查产品有无缺损。
本电路的指导思想是设计两电路光控电路，一路放置在门外，另一门放置在门内。
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，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，当有人进入时令计数器进行加计数，当有人离开时令计数器进行减计数；要求计数器的最大计数容量是99人，并用数码管显示数字。
该系统具有结构简单、成本低廉、计数准确的特点，适用于本次设计的系统。
该光电计数器只有两位数，如果二位数不满足需要也可通过级联可以扩展为四位，甚至多位。
关键词：单片机、外部中断、光电效应目录目录摘要 (I)目录 (II)第一章绪论 (1)1.1概述 (1)1.2光电计数的现状及发展前景 (1)1.3主要芯片元器件引脚图及功能介绍 (2)1.3.1 硅光电池 (2)1.3.2 AT89S52单片机 (2)1.3.3 LM393芯片 (3)1.3.4 LM358芯片 (4)第二章系统的设计原理 (5)2.1系统的设计要求 (5)2.2系统的组成与结构 (5)2.3中断方式计数 (5)2.4串行通信接口 (6)第三章光电计数器的系统设计 (7)3.1硬件电路设计 (7)3.1.1 电源设计 (7)3.1.2发射和接收部分 (7)3.1.3 显示部分 (8)3.1.4 报警部分 (9)3.2软件程序的设计 (10)3.2.1系统控制主程序设计 (10)3.2.2系统初始化子程序设计 (10)3.2.3 显示子程序设计 (10)3.2.4 光电计数处理子字程序设计 (11)第四章系统调试 (13)4.1电路的优缺点 (13)4.2电路的改进方法 (13)4.3电路调试过程中出现的问题及解决办法 (13)第五章总结与展望 (15)5.1总结 (15)5.2展望 (15)致谢 (17)参考文献 (19)附录总电路图与程序清单 (21)绪论第一章绪论1.1 概述当今生活是信息时代,是获取信息和处理信息,以及信息应用的时代.传感信息与检测技术的重要性在于它是获得信息并对信息进行一定处理的基础技术,是获取信息和信息加工处理的重要手段之一。
光电计数器的设计
光电计数器的设计摘要：采用了光源与计数器分离设计的方法，设计了一种光电感应计数器。
光源采用红外点光源，计数器部分由接收电路、电压放大整形电路、光电耦合器、CD4518等组成，经过译码器的译码，最后通过显示器显示计数结果。
其电路简单、可靠，可以实现0—99的计数显示。
关键词：光电；计数器；整形电路光电技术是光子技术与电子技术相结合而形成的一门技术，已渗透到许多科学领域。
主要研究光与物质中电子相互作用及其能量相互转换的相关技术，以光源激光化，传输波导化、手段电子化、现代电子学中的理论模式和电子学处理方法光学化为特性，是一门新兴的综合性交叉学科。
光电计数器广泛应用于工业生产、实时监测、自动化控制等领域。
本文设计的光电计数器克服了传统的采用机械式计数或反射式计数带来的不足，不仅适合原来传统计数器所适用的场合，同时对传统的计数器也是一个很好的换代产品，特别是对于那些采用人工式计数的场所，也是一个很好的换代产品。
一般的光电计数器采用红外感应器件，或者光电对射器件，其计数范围发散，不适合体积大的固件计数。
该计数器成本低，价格便宜，性能可靠，稳定性高，抗干扰能力强， 计数方向明确，也可对大体积固件计数，能够满足现代生产和生活的需要。
1光电计数器系统的结构组成系统电路主要由接收电路、信号放大电路、波形整形电路、计数器、译码器、显示器、控制电路等组成。
原理框图如图1所示。
（1）接收电路：由于光电计数器的目的是对光信号进行计数，所以接收电路的主要任务是接收光信号，然后转换成电信号，通过所接负载转换成电压信号输出。
该电路用红外发光二极管和光电三极管组成。
（2）信号放大电路：由于光经过光电三极管产生的电信号很微弱，不能使后面的波形整形电路及计数器正常工作，所以要经过放大电路放大到一定程度才可以使后面的电路正常工作。
（3）波形整形电路：波形整形电路是通过一个电压比较器将正弦波、三角波等转换成高低电平。
基于计数器工作时钟脉冲需要高低相间的电平，然而，经过光电三极管又经放大的电压信号是正弦曲线，所以电压比较器在此的作用非常重要。
光控计数器 课程设计
题目光控计数器任务与要求利用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开始日期2011 年6 月1 日完成日期2011 年6 月20 日光控计数器摘要文中研究了利用光敏二极管、光敏电阻的特性，与单片机组成了一个模拟图书馆出入人数统计并根据人数多少实现控制馆内照明灯是否工作的实验电路，实现了现实生活中的需要。
关键词：光敏二极管，光敏电阻，光开关1引言现代生活中，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。
本次实现的是利用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 重要光电器件2.1光敏二极管光敏二极管也叫光电二极管。
光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的,其管芯是一个具有光敏特征的PN结，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。
无光照时,有很小的饱和反向漏电流,即暗电流，此时光敏二极管截止。
当受到光照时,饱和反向漏电流大大增加，形成光电流,它随入射光强度的变化而变化。
当光线照射PN结时，可以使PN结中产生电子一空穴对，使少数载流子的密度增加。
这些载流子在反向电压下漂移，使反向电流增加。
因此可以利用光照强弱来改变电路中的电流。
常见的有2CU、2DU等系列。
其工作原理为：光敏二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。
它的核心部分也是一个PN结，和普通二极管相比，在结构上不同的是，为了便于接受入射光照，PN结面积尽量做的大一些，电极面积尽量小些，而且PN结的结深很浅，一般小于1微米。
光敏二极管是在反向电压作用之下工作的。
光敏计数器
指导老师：熊刚
石王郭冷王张小 冬龙杨向培海组 冬龙杰阳 涛成 员
Friday, May 17, 2013
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Ppt :
制 作 石 冬 冬
画 图 ： 王 龙 龙
资 料 员 ： 郭 杨 杰
焊 接 ： 冷 向 阳
程 序 编 辑 ： 王 培
购 买 材 料 ： 张 海 涛
小 组 成 员 分 工
一、介绍：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 行加减计数
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。
2.2 光控计数工作原理
NPN型三极管，由三块半导体构成，其中两 块N型和一块P型半导体组成， P型半导体在 三极管导通时 IE=（放大倍数 中间，两块N型半导体在两侧。三极管是电 +1)*IB 和ICB没有关系，ICB=0 子电路中最重要的器件，它最主要的功能是 ICB>0 时,可能三极管就有问题,所 电流 放大和开关作用。
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 实验所需器材 电阻、电容、显示 器、三极管等，具 体功能如下：
DELAY:MOV R7,#20 D1:MOV R6,#100 NOP D2:DJNZ R6,D2 DJNZ R7,D1 RET TAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H H,80H,90H END
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。
光控计数器的设计仿真与制作
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周内完成对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。
系主任（或责任教师）签名: 年月日指导教师签名:摘要光电计数器主要分为光电检测转换部分和电子显示部分。
光电传感器是一种将光信号转化为电信号的装置，它实现工作的理论基础是光电效应。
光电效应大致可以分成三个类型：第一类就是外光电效应，在光的照射下使电子从物质的表面逸出；第二类是内光电效应，在光的照射下，物质的电阻率改变；第三类是光生伏特效应，在光的照射下，物质内产生电动势。
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。
光电计数器
二、设计要求：1、设计光电计数器，要求使用红外发光二极管、红外接收管，实现计数功能；2、发光器件和接收器件之间的距离大于1m；3、有抗干扰技术，防止由于抖动产生的误计数；4、每计数100，用等闪烁2s指示一下；5、LED数码管显示计数值。
方案二：采用单片机编程实现利用单片机外部中断方式，当光电转换电路检测到外界有物体移动时，输出由高电平变为低电平。
将这一负跳变信号传送给单片机可使其产生一次外部中断，进而执行中断中的指令，由中断服务程序控制计数，LED灯闪烁程序流程图如下图所示：方案比较： 方案一采用组合与时序逻辑电路,采用模块化方法设计电路图，易于实现对电路的检查，且制作成本较低。
但其运用了较多的模拟器件，比较容易受到外界的影响。
方案二运用单片机编程，可降低设计电路的周期，具有很高的精确性。
综合考虑后，我决定采用了方案一完成本次课程设计，系统的原理框图如图1所示。
图 1 系统电路原理图具体各部分电路图如下文所述。
五、具体实现：总电路图如下：1、电源部分：采用5V电源直接驱动。
2、光电转换部分：红外对管和R1，R2组成的光电检测电路，负责把被检测的数量转换成电压脉冲信号。
工作时红外发光管发出的红外光线投射到光敏三极管上，光敏三极管导通，集电极输出低电平；当红外光线被检测物遮断时，光敏三极管截止，集电极输出高电平。
遮断一次输出一个脉冲，因此脉冲的个数就是被检测物的数量红外对管中红外发光管的正向电流为50mA，在环境温度为25°C时，它的最大耗散功率100mW，正向压降1.5V。
当环境温度上升时，允许的正向工作电流还要减小。
为了留有一定的欲量，取它的工作电流为20mA。
则R1=mA VV 205.15-=175 ῼ取R1=200ῼ，其中5V是电源电压，1.5V是红外发光管的正向压降。
根据红外对管的计数手册可知：使红外发光管的正向电流为20mA,当有遮挡时，光敏三极管Iceo=100nA；无遮挡时，光敏三极管的Ic=0.7mA.为了使光敏三极管能工作在开关状态，则R2=mA VV7.04.05-=6.7Kῼ取R2=10Kῼ，其中5V是电源电压，0.4V是光敏三极管的饱和压降。
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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3-1系统整体框图
4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。
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。
4.2功能说明
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4-1所示。
图4-1 增加状态时序逻辑分析图
如上图时序逻辑分析图所示，可得真值表如表4-1所示：
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
1 1 1 1 1
得卡诺图如图4-2所示：
图4-2 增加状态时序控制电路卡诺图
因此，得
Q （t+1）=AB ′+AQ (4-1)
=（（AB ′）′（AQ ））′ (4-2) Z=ABQ （t ） (4-3)
同理：设置计数器为减少状态时，其时序逻辑分析图如图4-3所示。
图4-3 减少状态时序逻辑分析图
如上图时序逻辑分析图所示，可得真值表如表4-2：
AB Q 00 01 11 10 0 1 1
1
1
表4-2 减少状态时序控制电路真值表
得卡诺图如图4-4所示：
图4-4 减少状态时序控制电路卡诺图
所以：
Q（t+1）= BA′+BQ (4-4)
=（（BA′）′（BQ））′(4-5)
Z=ABQ（t）(4-6) 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和共阳极LED数码显示管。
5单元电路的设计
5.1 光控电路部分
如图5-1，采用两个开关模拟两个光电管对，平时保持高电平，当有人通过，遮住光路时，输出低电平。
在实际电路中，对于红外发光二级管，正极接一个510欧姆的限流电阻后接电源，负极接地；对于红外接收管，负极直接接电源，正极接一个3K欧姆的电阻后接地。
脉冲信号从电阻上引出。
图5-1光控电路部分电路图
5.2脉冲整形部分
用555芯片构成单稳触发器，每次触发产生一个1s左右的方波脉冲（仿真时为10ms）。
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。
脉冲整形部分电路图如图5-2所示。
图5-2 脉冲整形部分电路图
5.3 加减信号产生部分
此部分由一个D 触发器和一个由两个与非门构成的基本RS 触发器及三个与非门构成。
（如图5-3）
74LS74D
A
B
图5-3 加减信号产生部分电路图
A 、
B 分别为经整形后的脉冲信号。
与非门
C 的输出作为计数器74LS192的减计数信号；与非门
D 的输出作为计数器74LS192的加计
数信号。
5.4计数及数码管显示部分
计数及数码管显示部分电路图如5-4所示。
计数部分由两片74LS192异步级联而成。
从低位的QA、QB端和高位的QB端经与门引出异步清零信号，实现计数到28时+1回到00。
实际中，与门由一个四输入与非门74LS20和一个二输入与非门74LS00构成，仿真中直接使用与门。
从高位的QD端经与非门引出异步置数信号，实现计数到00时-1回到99。
开关的作用是手动清零功能，可以用一个复位开关实现（实际中是需要时用导线直接接电源），仿真中用一个单刀双掷开关实现，并与异步清零信号经过或门接到74LS192的清零端。
显示部分由两个共阳数码管和与其相配的译码器74LS47构成，限流电阻为300欧。
图5-4 计数及数码管显示部分电路图
6硬件的调试
在实际电路搭建中，出现的问题主要有三个。
其一，低位的74LS192的地线未接，导致计数产生混乱。
其二，加计数时会在基本RS触发器的B信号的输入端产生了一个毛刺，产生的原因未知，解决方法是加一个较大的吸收电容，电容为1uF，小电容不能吸收干净。
其三，由于是两片计数器是异步级联，所以在计数到20后-1会产生一个瞬间的29信号，此信号会是计数器清零，解决方法是在清零信号端加一个大电容（10uF），吸收这个瞬间的清零信号。
7总结
两周的数电课程设计，印象最深的是要设计一个成功的电路，必须要有一个好的设计。
设计思路是最重要的，只要设计思路是成功的，
那设计已经成功了一半。
其次还要有耐心，要有坚持的毅力。
在整个电路的设计过程中，花费时间最多的是各个单元电路的连接及电路的细节设计和检测上，如CP脉冲的供给通断，计数器的进位连接等。
在整个过程中，我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。
此外，团队精神和老师的指导对本次课题的完成也是相当重要，在此对我的合作伙伴和指导老师表示感谢。
总体来说，这次课程设计受益匪浅。
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。
参考文献
[1]阎石. 数字电子技术基础（第五版）[M]. 高等教育出版社,2006
[2] 谢佳奎. 电子线路（线性部分）（第四版）[M].高等教育出版社,1999
[3]谢自美. 电子线路设计·实验·测试（第三版）[M]. 华中科技大学出版社, 2006
[4]门宏. 怎样识别和选用集成电路[M]. 人民邮电出版社,2007
[5] 中国集成电路大全[M]. 国防工业出版社.1990
附录1：原理图
U1C
5V
附录2：元器件清单
所用元件清单如表所示，另有电容、电阻、导线若干。
附录3：实物图。