1、 数字电子数字电子课程设计报告课程设计报告 姓名：姓名： 专业：自动化专业：自动化 学号：学号： 机械与电子工程学院机械与电子工程学院 光控计数器光控计数器 一一、设计、设计目的目的： 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。 二、设计要求二、设计要求： 1基本要求 （1）要求用数码管显示计数结果。 （2）可以用GAL设计计数器，也可以使用集成芯片。 （3）设有手动复
2、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。 三、实验仪器和设备三、实验仪器和设备： 给定主要器件： 试验箱（含面包板） 1 块 555 4片 74LS74 1 片 74LS191 2 片 74LS47 2 片 74LS00 1 片 数码显示器 2 只 0.01uf 电容 4 片 100uf 电容 2 只 10k 电阻 4 支 1k 电阻 2 支 - 0 - 四、系统的组成及工作原理四、系统的组成及工作原理： 1、整个系统组成整个系统组成： 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： 2、工作原理工作原理：
3、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。 五、电路设计五、电路设计： 元器件介绍元器件介绍： 施密特触发器施密特触发器 经光电部分出来的波形是不规则的，需要经过施密特触发器进行整形。在此选用的施密特 触发器 74LS04 芯片，因此输出与输入反相。芯片结构及引脚图如图 4.1。 - 1 - 555 定时器定时器 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
4、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。其引 脚 图 及 实 物 图 如 图4.2 。 U12 LM555CN GND 1 DIS 7 OUT 3 RST 4 VCC 8 THR 6 CON 5 TRI 2 双双 D 触发器触发器 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 2T
5、pd1 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） 。其中一 个 D 触发器引脚及 74LS74 管脚图结构如图 4.3。 U 9 B 7 4 L S 7 4 N * 2D 12 2Q 9 2Q 8 2CLR 13 2CLK 11 2PR 10 图 4.1 图 4.2 图 4.3 - 2 - 与非门与非门 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四。 74LS20芯片中为两个四脚合一与非门。 74LS00 内
6、部原理及管脚图如图 4.4。 加加/减计数器减计数器 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。 其引脚图及实物如图 4.5。 译码器译码器 译码器用以连 接计数器和显示部分。本课题选用了 74ls48 芯片作为译码器。其引 脚图如 4.6 所示。 图 4.4 图 4.5 - 3 - 数码管数码管 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） 。其引脚图如图 4.7。 U4 A B C D E F G CK 单元电路设计单元电路设计 光光电转换电转换电路电路 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： 一个发射管， 一个接收管以及一个三极管， 同时还有一个 20 欧姆和一个 2
