产品成品计数器课程设计

成品计数器电路

成品计数器电路

一．基本原理

当成品从流过，通过光源和光电二极管组成的特殊计数轨道时，造成瞬时遮光，使用发光电阻其电阻值能随着外界光照强弱（明暗）变化而变化，进而把光信号能够用电压来表示，使用555定时器改装成的施密特触发器对电压信号整形获得比较理想的矩形脉冲波形，送入4个74160并联计数器的计数输入口，计数器能够从0000-9999计数，每个计数器连接一个7448译7448驱动BS201半导体数码管，显示计数，即流过产品的个数。

设计方案方框图

二． 方案设计与选择

方案二：使用光电二极管作为信号转换元件，其信号转换电路和整形电路如下

当光敏二极管受光源照射时，使BG1导通，BG2跟着导通，BG3截止，BG4截止，BG5导通。当成品从流过，通过光源和光电二极管组成的特殊计数轨道时，造成瞬时遮光，使BG1截止，BG2跟着截止，BG3导通，BG4导通，BG5截止，输出一个正脉冲矩形波，再送给10位计数器计数。

本设计为了防止误动作，采用了射极单稳延时电路，保证一个产品只遮光一次，计数正确。但是该方案电路设计复杂，零器件多而散，参数估计困难故采用集成芯片555定时器改装施密特出发电路，直接与光电电阻连接，电路简单，易于实现。

三.单元电路设计与参数计算

1.信号转换电路

光敏电阻器是一种对光敏感的元件，它的电阻值能随着外界光照强弱（明暗）变化而变化。 光敏电阻器在电路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示。

从GL3537-1光敏电阻的参数表我们可以看出，光敏电阻在暗光下，电阻很大，在光强是10Lux时候，阻值只有20-30KΩ，而这个环境条件我们能够在计数器轨道上配置，使光敏电阻值的变化符合我们的需求。从而使光信号有效的变为电信号。

2.脉冲整形电路

把555定时器改接成施密特触发器，它具有一下特点：输入信号在上升和下降过程中，电路状态转换的输入电平不同；电路状态转换时有正反馈过程，使输出波形边沿变陡。利用这两个特点，不仅能将边沿变化缓慢信号波形整形为边沿陡峭的矩形波，而且可以将叠加在矩形脉冲高、低电平上的噪音有效的清楚。其接法如下图所示：

如上图所示，电路以555为核心，与光敏电阻RG和RP1等组成。RG随光照的强弱呈现不同的阻值，利用555内部的两个比较器的复位和置位特性，便可组成施密特触发器。当光强时，RG呈低阻，2脚呈高电平（>2/3Vdd触发电平），555第三脚置低位；当光弱时，RG呈高阻，6脚电瓶低于1/3Vdd阀值电平，第三脚置高位。送出高电平脉冲。

使用时，把滑动变阻器RP的阻值调到最大100KΩ，其参数选择100KΩ理由如下

光线强时RG的电阻为R1

VI=VDD/(RI+Rp1)*Rp1 RI≈25KΩ RP1=100KΩ

→Rp1/(RI+Rp1)＞2/3VDD 即输入高电平，Vo输出低电平。

光线弱时RG的电阻为R2

VI=VDD/(RI+Rp1)*Rp1 RI≈2MΩ RP1=100KΩ

→Rp1/(RI+Rp1)＜1/3VDD 即输入低电平，Vo输出高电平。

3.计数器连接电路

选用十位计数器74LS160 ，其Rd端为0时所有触发器将同时被置零，而且置零 *** 作不受其他输入端状态的影响。当Rd端为1、Ld端为0时，电路工作在预置数状态。当Rd和Ld端同时为1而EP为0、ET为1时，这时计数器工作在保持状态。如果ET为0，则EP不论为何状态，计数器的状态也将保持不变，但这时进位输出C等于0。当Rd、Ld、EP、ET端皆为1时，电路工作在计数状态，可以利用C其中计数器为四片74160.构成。74160的功能表及外部引脚图如图下4示。端输出的高电平或下降沿作为进位输出信号。

上图所示是四个74106并行进位方式连接接法。以第一篇的进位输出C作为第二片的EP和ET输入，当第一片计成（1001）时C变为1，下个CP信号到达第二片时为计数工作状态，计入1，而第一片计成(0000),他的C端回到低电平。第一片的EP和ET恒为1，始终处于计数工作状态。四个74106工作范围为0000-9999.

4.显示系统电路

用7448可以直接驱动共阴极的半导体数码管BS201。由7448的输出电路可以看到，当输出管截止，输出为高电平时，流过数码管的电流是有Vcc经1KΩ上拉电阻提供的。当Vcc=5V时候，这个电阻只有2mA左右。

用7448驱动BS201的连接方法图

7448七段显示译码器输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。

三个辅助控制端：LT、RBI、BI/RBO

(1) 灭灯输入BI/RBO

有时作输入，有时作输出。作输入时，且BI=0，无论其他输入端是什么电平，

所有各段均为0，所以字形熄灭。

(2) 试灯输入LT

当LT=0,且RBO=1，此时无论其他输入端是什么状态，所有各段输出均为1，字

形全显。

(3)动态灭零输入RBI

当LT=1,RBI=0且DCBA=0000时，灭零。

(4)动态灭零输出RBO

BI/RBO作为输出使用时，受控于LT和RBI。当LT=1且RBI=0，输入代码 DCBA=0

RBO=0时，RBO=0；若LT=0或LT=1且RBI=1，则 RBO=1。该端主要用于显示多位数字时，多个译码器之间的连接。

将灭零输入与灭零输出配合使用，即可实现多位数码显示系统的灭零控制。上图使用了灭零控制的方法。只需在整数部分把高位的RBO与低位的RBI连接，就可以把前面多余的零灭掉了。

系统原理图

四．系统调试：

在整个电路连接好之后，便可以进行以下方式的调试。

对于整个电路，首先用生产线上的一个成品不断遮挡光线，得到一组数据，看所得数据与遮挡次数是否一致，如一致，再对电路进行复位 *** 作（按开关见），看结果是否为0，如是，则符合要求。相同情形试验几次，如都是这样结果，说明一切正常，符合预期结果！

说明：现场情况多变，由TTL电路输出电压信号可能不能满足要求，此时可对此输出端电压进行适当放大或缩小，以满足要求！

五．设计总结

通过这次电子技术课程设计，让我了解了设计电路的程序.通过本次实验设计电路原理图，对protel99se有了深入的了解，能独立完成电路图的绘制，在设计电路图过程中充分了解各芯片和元器件的功能作用。通过这次电子技术课程设计,使我对模拟电子技术和数字电子技术在实践中的应用有了更深刻的理解。通过该课程设计，把死板的课本知识变得生动有趣，激发了学习的积极性。

通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际 *** 作才会有深刻理解。

六．参考文献

《数字电路》阎石主编。高等教育出版社 第四版 1999

一、分析与方案选择 

（一）首先要使用74LS192或40192设计一个4进制计数器和一个7进制计数器，然后通过数码管来显示状态。两种进制间的切换可以通过一个单刀双掷开关来实现。其重点和难点在于设计一个4进制计数器和一个7进制计数器。

（二）通过分析74LS192和40192的特点，发现可以使用清零法来设计一个4进制计数器，而7进制则不能直接通过置数或者清零获得。因此我选择采用置数法将74LS192或40192设计的从0到7的8进制计数器改装为从1到7的计数器，然后再通过一个减法器使从1到7的计数器变为从0到6的7进制计数器。而减法器可以使用集成加法器和四个异或门来实现。 

二、主要元器件介绍  在本课程设计中，主要用到了74LS192计数器、7447译码器、74LS00与非门、7408与门、74LS136异或门、74283加法器、七段数码显示器和一个单刀双掷开关等元器件。 

（一）十进制同步可逆计数器74LS192 功能如下： 

1、 异步清零。74LS192的输入端异步清零信号CR，高电平有效。仅当CR=1时，计数器输出清零，与其他控制状态无关。 

2、步置数控制。LD非为异步置数控制端，低电平有效。当CR=0,LD非=0时，D1D2D3D4被置数,不受CP控制。 

3、 加法计数器，当CR和LD非均无有效输入时，即当CR=0、LD非=1,而减数计数器输入端CPd为高电平，计数脉冲从加法计数端CPu输入时，进行加法计数；当CPd和CPu条件互换时，则进行减法计数。 

4、保持。当CR=0、LD非=1（无有效输入），且当CRd=CPu=1时，计数器处于保持状态。 

5、进行加计数，并在Q3、Q0均为1、CPu=0时，即在计数状态为1001时，给出一进位信号。进行减计数，当Q3Q2Q1Q0=0000，且CPd=0时，BO非给出一错位信号。这就是十进制的技术规律。 

在设计过程中，我主要利用74LS192的计数功能，通过置数法和清零法将其改造为一个4进制计数器和一个7进制计数器。

（二）显示译码器 

七段数码显示器 

1、七段式数码显示器是目前使用最广泛的一种数码显示器。这种数码显示器有分布在同一平面的七段可发光的线段组成，可用来显示数字、文字、符号。最常用的七段数码显示器有半导体数码管和液晶显示器两种。根据发光二极管的连接形式不同，分为共阴极显示器和共阳极显示器（如图）。

2、共阴极显示器将七个发光二极管的阴极连接在一起，作为公共端。在电路中，将公共端接于低电平，将某段二极管的阳极为高电平时，相应段发光。共阳极的显示方式和共阴极相反。

（三）7447显示译码器 

1、七段显示器译码器把输入的BCD码，翻译成驱动七段LED数码管各对应段所需的电平。七段显示译码器7447是一种与共阴极数字显示器配合使用的集成译码器。它用于对十进制数的8421BCD码进行译码，以驱动七段显示器显示十进制数字。

2、其输入为8421BCD码，输出高电平有效，可直接驱动阴极显示器，其功能表和7448的功能表一样如图所示，表中10~15六个状态一般不用。除了译码输入、输出外，7447还有三个辅助控制端，以增强器件功能。

（四）74283加法器   

每一位的进位信号送给高位作为输入信号，因此，任一位的加法运算必须在低一位的运算完成之后才能进行，这种进位方式成为串行进位，这种加法器的逻辑电路较为简单。

三、电路设计及计算

四、原理图、仿真图及结果分析、PCB版图   

（一）原理图如下所示：

（二）仿真及结果分析：

（三）PCB板排布 

1、PCB原理图如下:

2、PCB顶层

3、PCB底层

五、总结

1、在电路仿真时候，觉得原理图是正确的，但运行不出想要的结果，把74LS192换成了同样是计数器的74LS161,结果可以实现4、7进制的转换，知道是这个芯片本身特点，要根据它自身的性质来修改原理图；

2、还有，接地的标号中要把Net选项选为GND，不然在PCB制作中将没有接地这一个选项出现；

3、在PCB板制作时，要对元器件不断调整位置来使排版最佳。

一、新湖中宝

 

公司主营业务是房地产开发、投资、商业贸易等。其主要产品包括房地产、商业贸易和海涂开发。公司参股上海钻石交易所，并且持有的富加镓业科技依托于中科院上海光机所，专注研究新型第四代半导体材料氧化镓。

 

二、文一科技

 

公司的主营业务是设计、制造、销售半导体集成电路封测设备、模具、塑封压机、芯片封装机器人集成系统、自动封装系统及精密备件。公司是我国带式输送机行业理事级单位，行业标准制定单位，公司产品质量、规模位于轴承座行业前列。公司主营半导体集成电路专用模具和化学建材专用模具的设计，研发和生产，是两市唯一的模具制造。

 

8月龙头的潜伏细节

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三、隆华科技

 

公司从事传热节能产品的研发、生产及销售；环保水处理产品及服务；靶材等新材料的研发、生产、销售；国防军工新材料的研发、生产及销售。公司在电子溅射靶材领域的竞争优势十分显著，并且在高分子复合材料领域同样具有核心竞争优势。公司旗下晶联光电主营氧化铟镓锌的靶材，|TO靶材，|AZO靶材等陶瓷靶材研发及生产。

 

四、华映科技

 

公司是一家专门从事显示模组业务、盖板玻璃业务、面板业务。模组业务主要产品包括电视、电脑显示器等大尺寸模组产品和智能手机、平板电脑、笔记本电脑、POS机、工业控制屏等中小尺寸模组产品。公司拥有自主研发的氧化铟镓锌技术，成功开发出内嵌式触控屏，刘海屏、打孔屏等相关，并且已投产每月3万片的第六代氧化铟镓锌面板生产线。

 

 

五、冠捷科技

 

公司处于智能显示终端制造行业，主要业务包括智能显示终端产品的研发、制造、销售与服务。产品包括显示器、电视及影音三大类。公司拥有全球第一条的氧化铟镓锌技术的8.5代液晶面板生产线。

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