光控计数器课程设计实验报告docxWord格式.docx
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1.2设计要求页码1
二、方案设计与论证页码2
2.1方案设计页码2
2.2工作原理页码2
三、单元电路设计与参数计算页码3
四、安装、调试及性能测试页码10
五、结论与心得页码11
六、参考文献页码12
光控计数器
、设计任务与要求
1.1设计目的:
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。
1.2设计要求:
1.基本要求
(1)要求用数码管显示计数结果。
(2)设有手动复位(清零)。
2.扩展部分
设计两路光控电路,其输出能令计数器实现加、减计数。
二、方案设计与论证
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:
光控电路
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。
三、单元电路设计与参数计算(
3.1实验仪器和设备:
NE555(3片)、
74LS74(1片)、
74LS192(2片)、
74LS47(2片)、
74LS00(2片)、
数码显示器(2只)、
电容、电阻若干。
3.2电路图
3.3原件及原理
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。
555_TlM£
R_RAtEl>
R410KQ:
"
:
^Q.OtyF:
C4
±
IODUF
VCC-T-5.0V
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,电路结构是维特一阻塞型的,所以又称维特一阻塞触发器。
它要求控制端D的信号应超前CP脉冲上升边沿2Tpdl时间建立,并要求在CP脉冲触发边沿到来后继续维持lTpdl时间
与非门
本课题中选用了两个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74LS00芯片结构及引脚图如图。
74LS20芯片中为两个四脚合一与非门。
加/减计数器
因为本课题中需要对人数统计进行加和减的运算,所以在这里选用74LS192可逆计数器。
其引脚如图
时钟脉冲产生电路
对于双D触发器所需要的1000Hz的脉冲,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/((Rl+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luF.这样得到了比较稳定的脉冲。
其电路图如图
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、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外A,内B。
(1)设置计数器为增加状态时,
根据实际情况分析出A,B的状态变化及Q的变化为时亡痕楫分析图所示,可得真值表和卡诺图
时序电路如图
.译码器采用74LS47
数码管采用共阳数码管电路如图
电路总图
UM
U15
5&
5_TIMERJUTED
四、安装、调试及性能测试
按照电路图在计算机上进行仿真以后,开始在电路板上连接线路并且焊接。
为了更有效的检测电路连接的正确性,这里采取了边连接边测试的方法。
总共测试了三个部分:
计数显示部分:
首先测试了计数显示部分。
连接电源,信号发生器调至输出适当频率的脉冲信号,分别接加减输入端,调试时注意另一端接高电平,数码管稳定而有序地进行数的加减。
时钟脉冲部分:
然后进行测试的是时钟脉冲部分。
连接好线路后,连接电源,将555定时器的脉冲输出接口接入示波器
时序控制电路,时序控制电路是最难连接的部分,用了很长时间在连接时序控制电路,经过多次实验最后才按照规律进行着加减。
五、结论与心得
通过本次数电课程设计,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,花费时间最多的是时序控制电路的连接及电路的细节设计上,时序控制电路所用到的六个与非门,仅仅在两片芯片上,连接时要特别注意分清各个管脚。
经过查找资料并仔细比较分析其原理以及可行的原因,使整个电路可稳定工作。
实习过程中,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我本次课题的完成也是相当重要。
总体来说,这次实习受益匪浅。
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。
六、参考文献
1、电子技术实验教程
2、数字电子技术基础(第六版)
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