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1、哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）Harbin Institute of Technology课程设计说明书（论文）课程名称： 电子技术课程设计 设计题目： 光控计数器 院 系： 电气学院测控技术与仪器 班 级： 1101102 设 计 者： 姬耀 学 号： 1110100428 指导教师： 设计时间： 20131125 20131208 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学课程设计任务书 姓 名： 院 （系）：电气工程 专 业： 测控技术与仪器 班 号：1101102 任务起至日期： 2013年11月25日 至 2013年12月08日 课程设计题目：光控计数器 已知技术参数和设计要求：一、基本设计
2、要求(1) 设计2路光控电路，一路放置在门外，一路放置在门里。当有人进入或走出房间时，将先后触发两路光控电路产生脉冲信号。(2) 设计加减控制电路，要求根据光控电路产生脉冲的先后顺序，判断人员是进入房间还是离开房间。当有人进入时，加法计数；有人离开时，减法计数。(3) 用2片74LS190或74LS192设计实现43进制的可逆计数器，并用数码管显示计数结果。二、扩展设计要求(1) 具有手动复位（清零）功能。(2) 计数器每计1个数，发光二极管指示灯闪烁一次。 工作量：(1) 完成电路设计、器件选取、电路搭建、电路联调、实验测试等工作；(2) 两周内完成电路验收，并提交课程设计报告。 工作计划安
3、排： 第一周完成电路设计，绘制出电路图并进行仿真看设计方案是否可行。然后选取设计中所需元器件，完成电路的初步搭建。 第二周将搭建好的面包板带至实验室调试看是否满足设计要求，然后将不足的地方改进，改进之后找指导教师进行验收。验收之后完成设计报告并进行总结。 同组设计者及分工： A：电路设计修改、电路搭建调试、报告撰写 B：电路修改、搭建与调试、报告撰写 C：电路调试、报告的撰写 指导教师签字_ 年 月 日 教研室主任意见： 教研室主任签字_ 年 月 日一、 立项背景(主要指项目的意义及应用前景) 随着人们生活水平的日益提高，人们越来越追求人性化，智能化和自动化的事物，人们需要的是一种能给生产和生
4、活带来便利的电子产品，计数器是一款应用广泛的技术产品，随着技术的发展，催生出了新一代的计数器叫光控计数器。现代生活中，我们上课老师需要统计人数，在大型商场，餐厅，图书馆等公共场所需要统计人数来决定是否启动空调，照明灯等电器。所以说光控计数器的设计与使用对我们的生活提供了很大的便利。这次课程设计研究光控计数器有着现实的意义。二、 项目研究内容 (主要指设计要求，元器件的选择等)1基本设计要求(1) 设计2路光控电路，一路放置在门外，一路放置在门里。当有人进入或走出房间时，将先后触发两路光控电路产生脉冲信号。(2) 设计加减控制电路，要求根据光控电路产生脉冲的先后顺序，判断人员是进入房间还是离开房
5、间。当有人进入时，加法计数；有人离开时，减法计数。(3) 用2片74LS190或74LS192设计实现43进制的可逆计数器，并用数码管显示计数结果。2.扩展设计要求 （1）具有手动复位（清零）功能。 （2) 计数器每计1个数，发光二极管指示灯闪烁一次。3.元件清单表1 使用器件名称型号数量槽型光电开关GK1122双时钟型计数器74LS1922555定时器2数码管共阳2集成显示译码器74LS472集成2输入与非门74LS002JK触发器74LS1121集成4输入与非门74LS201电阻300，10K若干电容1042面包板2导线若干三、 项目实施方案(包含原理框图，仿真电路图及工作原理说明)1.设
6、计电路图图1 电路原理图2原理分析2.1光控电路部分采用两个开关模拟两个光电管对，平时保持高电平。当有人通过，遮住光路时，输出低电平。在实际电路中，对于红外发光二级管，正极接一个300欧姆的限流电阻后接电源，负极接地；对于红外接收管，负极直接接电源，正极接一个20K欧姆的电阻后接地。脉冲信号从电阻上引出。2.2脉冲整形部分用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（仿真时为10ms）。目的是将实际中可能不重合的脉冲信号变为重合的信号，同时，由于此触发器不具有重触发的功能，所以此电路还兼有消抖的功能。电路图如图2。图2脉冲整形部分由光电管产生的脉冲信号（开关代替）由TRI端（
7、555芯片的2号管脚）输入。整形后波形如图图3脉冲整形部分仿真2.3触发电路图4 触发电路经过两路555整形电路出来的信号分别接到JK触发器的时钟端，此时J=K=1，触发器来时钟就会发生翻转，初始时刻触发器输出为0，A路信号先来输出Q翻为1，和B路信号的正脉冲与非后可以输出一个负脉冲；而后B路时钟后来，时钟信号来输出Q翻为1，与A路与非一直为1不会产生负脉冲，这样就产生了加时钟信号，而当B路先来，A路后来时反之产生减时钟。且两个触发器的输出与非后接到了触发器的清零端，两路信号过后立刻清零，保证了触发器的初态输出为0。波形仿真如下：图5 触发电路仿真2.4计数及清零计数部分由两片74LS192异
8、步级联而成。当手动清零开关接1时，从低位的QA、QB端和高位的QB端经四输入与非门后与手动清零信号经与非门引出异步清零信号，实现计数到42时+1回到00。从高位QD自与非后引出异步置数信号实现00时-1置为42。手动清零功能，可以用一个复位开关实现，用一个单刀双掷开关接1正常计数，接0实现手动清零。 图6 计数及清零2.5数显及计数闪烁显示部分由两个共阳数码管和与其相配的译码器74LS47构成，限流电阻为300欧姆。如图5所示。计数闪烁电路输入信号是192计数加减信号与非，出现计数信号是，输出一个低脉冲，使LED 闪烁一次。图7 数显及计数闪烁四、 实验验证(包含仿真波形图，实验电路的实物照片
9、）图8 实物电路图1图9 实物电路图2五、 心得体会一个实际的应用电路在设计的时候要充分的考虑到其实际的使用条件和可操作性，电路设计之初只是单纯对书本知识的搬移和模拟电脑仿真，可真正在搭建和调试过程中会出现许多的干扰和竞争冒险，于是我们通过查找资料修改了设计，应用JK触发器巧妙的避免了电路的竞争和冒险，实际的电路搭建过程并不会像想象中的插拔和接线那么简单，需要在过程中随时通过万用表、示波器等设备检查和修改，同时也注意到了好的布局安排不仅会给使用者美的感受和方便的操作，同时也会使我们电路设计者在搭建、调试、修改甚至是材料节约方面有较大的益处，还有就是通过实际的电路设计搭建明白了在电路出现问题的时候要学会把电路分模块功能验证就可把问题锁定在一个较小的范围并逐步解决。总之本次课程设计收获颇丰。
