光控计数器电路.doc

Harbin Institute of Technology课程设计说明书（论文）课程名称： 数字电路设计 院 系： 电气学院自动化测试与控制系 班 级： 0801202光电二班 设 计 者： 李金龙 学 号： 1080120208 指导教师： 齐明 设计时间： 2010年12月 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学课程设计任务书室内人员统计数器设计设计简介 在如今，数字逻辑电路已广泛地应用于我们的日常生活中。建筑物上的彩灯装饰，银行、饭店等移动文字广告等。数字电路的发展特别是大规模以及超大规模集成电路的发展，推动了自动化的普及。本设计正是基于时序逻辑数字电路而产生的一种自动计数装置，这种装置避免了人员计数麻烦且浪费时间的缺点。在脉冲数字电路基础上，结合时序组合数字电路的知识，设计了光控式室内人员计数器。主要系统分为：光电装换模块、脉冲整形模块、时序控制模块、计数译码和显示模块。第一部分 设计要求 本设计依靠光线通断来判断室内人员进出并计数。要求设计两路光控电路，一路光线放在门外，一路放在门内。依据人员触及两路光控电路的时序不同计数，人员出去时，减计数，人员进来时，加计数。要求人数为25人，并用数码管显示数字。第二部分 系统组成及工作原理2.1 系统组成 该设计系统有六部分组成：光控电路、触发脉冲、加减计数、显示译码、数码显示、人工善后处理。原理框架图如下： 2.2 工作原理人员进出触发两路光控电路，光控电路将光信号转换成电信号，经施密特触发电路将信号整形为脉冲。逻辑转换部分将时差脉冲信号转换输出减计数或加计数时钟，计数器计数并将数值传给显示译码电路，数码显示部分将计数值显示。工作人员整理室内时通过开关控制清零部分将计数器和数码显示部分清零，不影响第二天使用。2.3设计原理图 图1 仿真电路图24 各模块介绍 241 光电转换模块 前面已经介绍过，用红外线发光二极管和接收二极管设成两路，将人员经过信息转换成光电脉冲信号。用555计时器完成脉冲整形，设计整形电路如下图： 图2 555脉冲整形电路2.4.2 D触发器脉冲触发与逻辑转换模块 图3 时钟控制模块 该部分电路将脉冲信号逻辑转换成后续模块加减计数器时钟脉冲。达到人进来时加时钟脉冲，减时钟没有脉冲；人出去时减时钟脉冲，减计数。而且无论是两路脉冲是否重叠都能分辨。仿真波形如下： 图4 压檐脉冲波形 图5 不压檐脉冲波形2.3 译码显示模块 图6 译码显示模块该部分将计数译码并显示出十进制数据。第三部分 元器件介绍31原器件清单：名称 型号 每组数量(个) 红外发光二极管(透明) 光电对管 2 光电二极管(黑色) 2 可逆计数器 74LS190或191 2 双时钟型计数器 74LS192 2 集成双D触发器 74LS74 1 集成双J-K触发器 74LS112 1 555定时器 2 数码管 共阴或共阳 2 集成显示译码器 74LS47或74LS48 2 集成二输入与非门 74LS00 1 32 主要元器件介绍A：74ls74异步清零和置1端双D型触发器 图7 真值表 图8 引脚图双“D”触发器在本设计中2和12管脚始终接高电平。B：74ls192双时钟同步十进制加减计数器 该计数器是时钟上升沿触发其引脚图和真值表如下图示： 图9 74ls192引脚图 图10 真值表C：555计时器555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。555 定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图 2.9.1 和图 2.9.2 所示。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3。 图11 555引脚图 图12 功能电路表 D:显示译码器74ls47译码器是BCD-7段译码器/驱动器是数字集成电路，用于将BCD码转化成数码块中的数字，然后我们就能看到从0-9的数字。译码器原理（74LS47）。译码为编码的逆过程。它将编码时赋予代码的含义“翻译”过来。实现译码的逻辑电路成为译码器。译码器输出与输入代码有唯一的对应关系。74LS47是输出低电平有效的七段字形译码器，它在这里与数码管配合使用，下面列出了74LS47的真值表，表示出了它与数码管之间的关系。其引脚图如下图示： 图14 74ls47引脚图真值表如图： 图15 真值表五 实验数据 调试过程中发现整形部分电路需要电阻R1为300欧姆，R2为20k欧姆。另外为了消除脉脉冲在时钟控制模块时钟端与电源之间设置两个105电容，译码芯片与显示译码管之间电阻为300欧姆。调试结果25进制，符合要求。六 实验心得 通过本次课程设计觉得受益匪浅。从构想到设计初步，从设计成形到完成电路板的连接，从调试到测试成功，连续几天的努力，最终换的成功，一种喜悦和成就感油然而生。给我感触最深的是设计过程中的创造性的思维闪光点。本次课程设计的题目有着这样的特点，一方面由于可逆性，所以要求电路存在“对称性”，另一方面鉴于对进出有着相应的加减性，所以电路存在着“非对称性”。鉴于以上两点