光控计数器的设计原理课程设计
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双D触发器：本设计采用一片74LS74双D触发器，用于与其它芯片一起构成时序逻辑电路。引脚图如下
非门和与非门：本设计选用了两个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。其中与74LS00芯片引脚如图三，74LS00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，与74LS20类似。
500欧姆1个
430欧姆1个
100欧姆2个
电容：1µF1个
0.01µF1个
附录二：电路总图
图三
图四
加/减计数器：本设计选用了74LS192可逆计数器。其引脚图如下。
译码器
译码器用以连接计数器和显示部分。本设计选用了CD4511芯片作为译码器。其引脚图如右图。
3.1.7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）。其引脚图如下。
3.2单元电路设计
课程设计
------------光控计数器
学校：
专业：
姓名：
学号：
时间：
指导老师：
一章
本设计主要是利用光线的通断来统计进入房间人数。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房间，当有人进入房间时令计数器进行加计数，当有人离开房间时进行减计数；要求计数器的最大计数容量为99人，并用数码管显示数字。
附录
附录一：元器件清单
面包板1块
脉冲开关（用于计数器复位）1个
发光二极管2个
发射二极管2个
接收二极管2个
三极管（9013）2个
74LS04 1片
74LS741片
74LS00 2片
74LS201片
74LS192 2片
CD4511 2片
NE555P3个
共阴数码管2个
电阻：5.1K欧姆2个
20欧姆2个
20K欧姆2个
1 0 1 01
11 1 10
AB Q(t+1)
00
01
11
10
0
0
1
0
0
1
0
1
1
0
得：Q（t+1）= BA′+BQ
=（（BA′）′（BQ）′）′
AB Q
00
01
11
10
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
Z=B′+Q（t）′+A′=( ABQ(t))′
因此可得此部分时序逻辑图，如图3.2.4：
图3.2.4
计数和译码和显示部分
AB Q
00
01
11
10
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
Z=B′+Q（t）′+A′=( 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 01
0 1 0 11
1 0 0 01
1 1 0 01
0 0 1 01
0 1 1 1 1
第二章
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。工作原理框图如上。
第三章
3.1元器件介绍
555定时器：本设计用到3片555定时器，其中两片构成施密特触发器，用于对光控部分产生的脉冲进行整形。另一片构成多谐振荡器，用于产生方波作为触发器和计数器的CP脉冲。引脚图如下：
图3.2.2
整形电路
此整形电路由555施密特触发器完成，对光电转换电路输出的脉冲信号进行整形，如上图。
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、两个74LS00芯片和一个74LS20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：
第五章
连好电路后，接通电源（由手机充电器提供5V电压），发现不能正常计数，原因为光控部分有问题，后改正。
第六章
几周的电子实习，得知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。还要有团队合作精神。另外此次课程设计，培养了设计思维，增加了实际动手能力。
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 01
0 1 0 01
1 0 0 11
1 1 0 0 1
0 0 1 01
0 1 1 0 1
1 0 1 11
1 1 1 10
AB Q（t+1）
00
Байду номын сангаас01
1
10
0
0
0
0
1
1
0
0
1
1
因此，得Q（t+1）=AB′+AQ
=（（AB′）′（AQ）′）′
光电转换电路
本电路的组成为：一个发射管，一个接收管以及一个三极管，同时还有一个20欧姆，一个20K欧姆和5.1K欧姆的电阻。
图3.2.1
时钟脉冲产生电路
本设计采用了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.振荡器的频率计算公式为:f=1.43/((R1+2*R2)*C),通过计算选定参数确定了R1取430欧姆,R2取500欧姆,电容取1uF.这样得到了比较稳定的脉冲。其电路图如下图所示：
计数和译码由两个个计数器、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。在本设计中选用了74LS192加减计数器、CD4511译码器和共阴极LED数码显示管，其电路图如下图
图3.2.5
3.3电路总图
此光控计数器电路总图见附录二。
第四章
在面包板上连线时一定细心，防止产生错误，连线之前一定要弄清面包板的连线方式，防止产生错误。
非门和与非门：本设计选用了两个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。其中与74LS00芯片引脚如图三，74LS00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，与74LS20类似。
500欧姆1个
430欧姆1个
100欧姆2个
电容：1µF1个
0.01µF1个
附录二：电路总图
图三
图四
加/减计数器：本设计选用了74LS192可逆计数器。其引脚图如下。
译码器
译码器用以连接计数器和显示部分。本设计选用了CD4511芯片作为译码器。其引脚图如右图。
3.1.7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）。其引脚图如下。
3.2单元电路设计
课程设计
------------光控计数器
学校：
专业：
姓名：
学号：
时间：
指导老师：
一章
本设计主要是利用光线的通断来统计进入房间人数。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房间，当有人进入房间时令计数器进行加计数，当有人离开房间时进行减计数；要求计数器的最大计数容量为99人，并用数码管显示数字。
附录
附录一：元器件清单
面包板1块
脉冲开关（用于计数器复位）1个
发光二极管2个
发射二极管2个
接收二极管2个
三极管（9013）2个
74LS04 1片
74LS741片
74LS00 2片
74LS201片
74LS192 2片
CD4511 2片
NE555P3个
共阴数码管2个
电阻：5.1K欧姆2个
20欧姆2个
20K欧姆2个
1 0 1 01
11 1 10
AB Q(t+1)
00
01
11
10
0
0
1
0
0
1
0
1
1
0
得：Q（t+1）= BA′+BQ
=（（BA′）′（BQ）′）′
AB Q
00
01
11
10
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
Z=B′+Q（t）′+A′=( ABQ(t))′
因此可得此部分时序逻辑图，如图3.2.4：
图3.2.4
计数和译码和显示部分
AB Q
00
01
11
10
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
Z=B′+Q（t）′+A′=( 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 01
0 1 0 11
1 0 0 01
1 1 0 01
0 0 1 01
0 1 1 1 1
第二章
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。工作原理框图如上。
第三章
3.1元器件介绍
555定时器：本设计用到3片555定时器，其中两片构成施密特触发器，用于对光控部分产生的脉冲进行整形。另一片构成多谐振荡器，用于产生方波作为触发器和计数器的CP脉冲。引脚图如下：
图3.2.2
整形电路
此整形电路由555施密特触发器完成，对光电转换电路输出的脉冲信号进行整形，如上图。
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、两个74LS00芯片和一个74LS20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：
第五章
连好电路后，接通电源（由手机充电器提供5V电压），发现不能正常计数，原因为光控部分有问题，后改正。
第六章
几周的电子实习，得知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。还要有团队合作精神。另外此次课程设计，培养了设计思维，增加了实际动手能力。
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 01
0 1 0 01
1 0 0 11
1 1 0 0 1
0 0 1 01
0 1 1 0 1
1 0 1 11
1 1 1 10
AB Q（t+1）
00
Байду номын сангаас01
1
10
0
0
0
0
1
1
0
0
1
1
因此，得Q（t+1）=AB′+AQ
=（（AB′）′（AQ）′）′
光电转换电路
本电路的组成为：一个发射管，一个接收管以及一个三极管，同时还有一个20欧姆，一个20K欧姆和5.1K欧姆的电阻。
图3.2.1
时钟脉冲产生电路
本设计采用了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.振荡器的频率计算公式为:f=1.43/((R1+2*R2)*C),通过计算选定参数确定了R1取430欧姆,R2取500欧姆,电容取1uF.这样得到了比较稳定的脉冲。其电路图如下图所示：
计数和译码由两个个计数器、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。在本设计中选用了74LS192加减计数器、CD4511译码器和共阴极LED数码显示管，其电路图如下图
图3.2.5
3.3电路总图
此光控计数器电路总图见附录二。
第四章
在面包板上连线时一定细心，防止产生错误，连线之前一定要弄清面包板的连线方式，防止产生错误。