光控计数器的设计仿真与制作

课程设计任务书

学生姓名： 专业班级：

指导教师： 工作单位： 信息工程学院

题 目: 光控计数器的设计仿真与制作

初始条件：

集成显示译码器、计数器、555定时器、数码管、和必要的门电路或其他器件。

要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

1、课程设计工作量：1周内完成对光控计数器电路的设计、仿真、装配与调试。

2、技术要求：

设计一个利用光线的通断来统计进入房间人数的电路，用2个数码管显示计数值。

① 设计两路光控电路，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。（仿真时可用2个开关模拟光控开关）

② 设计一个加减控制电路，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，从而控制可逆计数器实现加法或减法的操作。要求有人进入时，加法计数；有人离

开时，减法计数。

③ 确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画

出总体电路原理图，分析工作原理。

3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文

用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。

时间安排：

1） 第1-2天，查阅相关资料，学习设计原理。

2） 第3-4天， 方案选择和电路设计仿真。

3） 第4-5天， 电路调试和设计说明书撰写。

4） 第6天，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。

指导教师签名： 年 月 日

系主任（或责任教师）签名： 年 月 日

摘要

光电计数器主要分为光电检测转换部分和电子显示部分。光电传感器是一种将光信号转化为电信号的装置，它实现工作的理论基础是光电效应。光电效应大致可以分成三个类型：第一类就是外光电效应，在光的照射下使电子从物质的表面逸出；第二类是内光电效应，在光的照射下，物质的电阻率改变；第三类是光生伏特效应，在光的照射下，物质内产生电动势。实现转换的器件主要有光电二极管、光电三极管、光电倍增管、光电雪崩管等等。光电计数器的工作原理是，从光源发出一束集中的平行有效光，在流水线上，每出现一个物体，就会对光进行一次遮挡，光接收器无法接受到光源信息，电路的光电流就会产生改变，经过信号处理后计数器计数一次，即通过了一个器件。光电计数器常用来统计成品数量和参加展会人数。

数字式计数器因为其有使用方便，计数精确，显示直观等优点，被广泛应用于各行业生产线上的物件计数。本论文利用光敏电阻受光照强弱其值发生改变来接收光信号，并通过数字计数与显示电路设计了一种光电计数器。当物件从光敏电阻上通过时会对光束进行遮挡，光敏电阻阻值发生变化，从而使光电转换电路产生一个脉冲信号，经计数电路和LED数码管显示计数的数值。该光电计数器可以将机械或者人工的计数方式转变为电子自动计数，生活实用性很强。

关键词：光敏电阻；计数器；LED显示管

武汉理工大学《数字电子电路与逻辑设计》课程设计说明书

目录

1设计任务和要求.......................................1

2设计分析和设计内容...................................1 2.1设计框图.............................................1

2.2工作原理.............................................2

2.3各模块的设计.........................................2 2.3.1所用元器件..........................................2

2.3.2各模块电路介绍......................................5

3电路原理图及元器件...................................7 3.1电路完整原理图.......................................7 3.2元器件清单...........................................7

4仿真图及调试分析.....................................8 4.1电路仿真图...........................................8

4.2调试分析.............................................8

5设计心得体会.........................................9

6参考文献.............................................10

武汉理工大学《数字电子电路与逻辑设计》课程设计说明书

1设计任务与要求

1.1设计任务

本设计主要是利用光线的强弱来统计进入实验室人数。要求设计两路光控电路，一路放置在门外，另一路设置在门里，当有人通过门口时（无论是进入或走出房间），都会先触发一个光控电路，再触发另一个光控电路，要求根据光控电路产生触发脉冲的先后顺序，判断来人是进来还是离开实验室，当有人进入时实验室时令计数器进行加计数，当有人离开时实验室进行减计数。要求计数器的最大计数容量为99人，并用数码管显示数字。

1.2设计要求

（1）用两个数码管显示计数值。

（2）设计两路光控电路，其输出能令计数器实现加减计数。

2设计分析和设计内容

2.1设计框图

整个系统由5个部分组成：光控电路、触发脉冲、加减计数、显示译码、数码显示。

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555定时器构成的施密特触发器和555定时器构成的单稳态触发器触发脉冲，输出计数脉冲信号，再由加减计数器和显示译码器在显示管上显示数目的增加或减少，从而实现自动计数的功能。

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武汉理工大学《数字电子电路与逻辑设计》课程设计说明书

2.3各模块电路的设计

2.3.1所用元器件的介绍：

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。引脚图如图所示：

图2.1 555定时器引脚图

555定时器功能表：

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—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2Tpd1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），引脚图如下图：

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