数电课程设计.docx
- 文档编号:12877582
- 上传时间:2023-04-22
- 格式:DOCX
- 页数:9
- 大小:465.65KB
数电课程设计.docx
《数电课程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数电课程设计.docx(9页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
数电课程设计
题目:
光控计数器
学院:
核工程技术学院
专业:
核技术
学号:
09026103
姓名:
史镇玮
作者(签名):
完成日期:
2011年6月日
【课题名称】
光控计数器
【内容摘要】
利用光线的通断来统计数目的光控计数器。
其主要系统组成为:
光电转换模块、整形模块、时序控制模块、计数译码模块和显示模块,通过对光电的转换,由时序逻辑电路控制,达到自动计数的功能。
【设计内容及要求】
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。
【设计原理】
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。
2.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:
3.电路图(见附录)
【单元电路设计及原理】
1.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:
一个施密特触发器和单稳态触发器。
当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
施密特触发器:
一个555定时器芯片、R1、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。
单稳态触发器:
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。
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=RCln3=1.1s
2、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,在此选用了一个双D触发器74LS74、74LS00芯片来实现。
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)
当上端3输出由低到高的电平,高电平维持1.1s,在其维持的时间段中,给下端3输入一由低到高的电平,给D触发器CP一上升沿。
这是,D触发器工作Q′=D′=0,同时两与非门的输出由低到高变化,给了下一模块一上升沿。
3、计数和译码和显示部分
计数部分由两片74LS191异步级联而成。
译码部分是由两片74LS47来完成,显示部分是由两个共阴极LED数码显示管。
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。
74LS191
74LS191是集成4位同步二进制加减计数器,可执行十六进制加减法计数及异步置数功能。
可通过外电路连接构成其他进制的计数器,本课题连接成十进制计数器。
当14(CP)来上升沿时,191
(1)开始计数,分为两种情况,U′/D输入为0,则进行加法计数,U′/D输入为1时,进行减法计数。
同时,2和7接与非门,输出端接置数端LD′和191
(2)CP,191
(1)的2和7输出1时,
(2)CP为0,下一状态为1,上升沿到,进位计数。
74LS47和数码管
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。
当47译码器3端接地,数码管全部显示。
【参数计数及器件选择】
1.测量光敏电阻在无光和有光时电阻。
第一个,有光,Rg=5.34KΩ,无光时,Rg=29.8KΩ。
第二个,有光,Rg=6.1KΩ,无光时,Rg=34.5KΩ。
根据1/3Rg(无光)≤R1≤2/3Rg(有光),选择R1=R3=10KΩ
2.对数码管检测。
将数码显示管的的3端接地,用高电平依次接到除8以外的其他端,发现无任何显示。
说明使用的是共阳极数码显示管,应在3脚或8脚加电源(中间接限流电阻)。
经再次测试,数码管显示正常。
【组装与调试】
整个电路分为三个模块进行组装调试,分析。
1、施密特触发器与单稳态触发器的调试
按图接好电路,R1选择10KΩ,接通电源,将3端接到发光二极管。
这时,二极管正常发光。
当对光敏电阻进行遮光处理,二极管为暗。
第二个触发器的调试,同上述操作,R3为10KΩ。
当施密特触发器正常工作时,在检测单稳态触发器。
此时二极管接到3端,二极管为暗。
当对光敏电阻进行遮光处理,二极管正常发光,照光后,持续1.1s。
表示单稳态触发器调试良好。
第二块单稳态触发器,同上述操作。
2、双D触发器与与非门测试
D触发器的1、4端输入高电平信号,检测Q`=D`。
与非门按有“0必出1,11为零”的原则检测。
检测完成后,将其接入电路。
3、计数和译码和显示部分
按图连好电路,将第一片191芯片14端输入单脉冲,观察数码管显示结果,当5端输入高电平时为减法,5端输入低电平时为加法,数码管正常计数,说明电路正常。
调试完成后,按图将其接入总电路。
【报错分析】
1、计数部分调试时,发现只有第一个数码管计数,而第二个数码管停止不计。
经检测,第二个74LS191芯片没有脉冲输入。
由此判断,与非门74LS00芯片,出现问题。
更换后,计数正常。
2.电路连接完成后,只能做减法而不做加法。
经调试,发现74LS74芯片出现问题。
更换后,计数正常。
3.更换74LS74后,发现计数紊乱。
与电路图对照后,发现,没有将74LS74的1、4端接到高电平。
【实验结果】
整个模块进行调试,对第一模块RG遮光,马上对第二个RG遮光处理,数码显示管按预期的进行1次加法运算。
但对第二块RG遮光,马上对第一块RG遮光,则进行2次减法运算。
【应用及评估】
现今人们在生活、学习和工作中,经常需要对某种物品进行数量统计。
如进出房间的人数统计。
常规的机械计数和人工计数不仅麻烦,而且极为浪费时间和资源。
在学习了脉冲数字电路的基础上,本课题所设计的一种利用光线的通断来统计数目的光控计数器,用一种较为简单的设计解决了这一现实问题。
而且此产品简单方便,非常易于用于实际生活中,有教高的实用价值。
【所需元器件】
试验箱(含面包板)1块
555定时器4片
74LS741片
74LS001片
74LS1912片
74LS472片
数码管2个
电阻:
10K欧姆4个
1K欧姆2个
电容:
100µF2个
0.01µF4个
【心得体会】
经过两天的实验,使得在课堂上学习的知识得到巩固,同时增加了对电路的分析,连接,调试,错误分析等能力,思维得到了进一步的升华。
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)调试过程是痛苦的,调试电路是需要非常强的理论作为基础的,但也是最能提升能力的部分,只有通过亲自调试电路,发现电路存在的问题,思考产生的原因,并想办法解决问题,才能加深对自己设计电路的认识。
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,能静下心来,不烦躁去解决问题等都受益非浅。
在整个课程设计当中,深刻体会到设计一个电路的难度。
虽然已经有设计总电路图,但实验过程中并不是一帆风顺的,期间遇到过好多问题。
但最终通过自己的能力得以解决。
当看到自己的成果时,发现其实课程设计是很有意思的。
我们需要认真的去体会实验给我们带来的乐趣。
总之,此次课程设计实验,使我受益匪浅。
【参考文献】
1.阎石.《数字电子技术基础》.高等教育出版社.
管小明.《数字电子技术基础实验与课程设计》.电子与机械工程学院机电基础教学部
附录
附:
光控计数器电路总图
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 课程设计