数电课程设计 触摸式计数器.docx
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数电课程设计 触摸式计数器.docx
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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
班级:
姓名
触摸式计数器
1、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。
2、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,NE5552,6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,NE5552,6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
3、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D0~D3,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,NE5552、6脚的电压大于2/3VCC,因此输出为低电平。
反之,输出为高电平。
4、总体电路原理图及元器件清单
1.原理图
2.元器件清单
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
九、参考文献
1)《电子技术基础数字部分(第五版)》康华光高等教育出版社
2)《电子技术基础模拟部分(第五版)》康华光高等教育出版社
3)《计数器及其逻辑设计》蔡雅铮高等教育出版社
4)《电子技术课程设计指导》彭介华高等教育出版社
5)《电子电路基础》童诗白高等教育出版社
6)《电子电路基础》谢沅清人民邮电出版社
7)《数字电子技术基础》侯建军高等教育出版社
8)《电子技术基础实验、综合设计实验与课程设计》侯建军高等教育出版社
9)《实用电子电路设计制作300例》刘修文中国电力出版社
10)《数字电子技术基础》鬲淑芳陕西师范大学出版社
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