数电课设洗发水自动计数机.docx
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数电课设洗发水自动计数机
1设计任务描述
1.1设计题目洗发水自动计数机的设计
1.2设计要求
1.2.1设计目的
（1）掌握洗发水自动计数机的构成、原理与设计方法；
（2）熟悉集成电路的使用方法。
1.2.2基本要求
（1）对通过计数传感器的洗发水进行计数；
（2）48瓶/小箱，显示装好的洗发水箱数，当计数器达到99990-99999时，发出溢出报警信号，计满后系统暂停并清零
（3）36小箱/大箱，50大箱/车，显示包装好的洗发水的大箱数和车数（如何显示以及位数自定）。
1.2.3发挥部分
（1）发车提示
（2）装车计时器；
（3）其他。
2设计思路
我设计的洗发水计数系统是由计数器，译码器，显示器，比较器，报警器，等相关元件组成具体设计思路如下：
首先要是想让系统进行工作，就一定要有脉冲来触发计数系统工作，这就是由传感器来作用，传感器接受信号，并且通过触发器将光信号转换成电脉冲信号，将脉冲送在计数器的触发端进行工作。
其次，在这次设计中，我用到的计数器是74HCT390，74HC161，一共是十二片，因为我驱动五个译码显示器进行显示，有五片74HCT390记录瓶数，是五位数，还有二片74HC161记录瓶数，并且通过门电路强制转换成48进制，并且用进位信号来给另一个记录小箱数的芯片送脉冲，然后用5个74HC161用于记录小箱，大箱和车数。
还有发挥部分用了一个发光二极管来做发车信号。
译码显示器我用的是74HC4511，这是一个共阴极译码器，因为它的控制使能端对高电平有效，所以要想让它进行工作就要将它的三个控制使能端接高电平。
当达到99990时报警，我用的是比较器74HCT85和一个与门来驱动，减少成本。
报警器我用的就是简单的发光二极管，一共两组，第一组是当计数达到99990时开始发光，这期间一共亮十秒，这时我并没有用时间控制电路来实现十秒，而是用一个与门，当达到99999时清零，故达到定时的目的。
第二个报警器就是用于提醒装车，也是一个发光二极管提示装车。
以上是我的基本设计思路。
3设计方框图
4各部分电路设计及参数计算
4.1计数电路
在计数过程中我使用了74HC161计数器.
下面的电路连接图4.1.1就是我在本次课程设计中用到的计数电路的一部分：
图4.1.1计数电路
这部分是用来对瓶数进行计数的满48瓶向下一计数器进一位。
我用的是74HC161，174HC161是十六进制计数器，一共有2片。
它的CLK端是外加脉冲端，我用的是预置端，当瓶数达到48像小箱进1。
我并没有选择廉价的74HC160，毕竟74HC161拥有更好的性能，我想身为厂家，更多的是如何服务好客户，而不是从中谋取利益，不该省的地方不可以省。
图4.12计数电路
在这部分电路中实现了36小箱进一大箱，50大箱进一车的功能。
由于我使用的是并行接法，就不会产生串行发生的显示延迟现象，无需对电路改造已解决延迟问题，方便了设计同时降低了成本。
为了实现显示和清零功能，我用了74HC161的预置端。
例如当小箱数达到36时通过预置端将计数器预置为1，然后继续工作。
4.2译码显示电路
4.2.1译码显示电路设计
在各种电子仪器和设备中，经常需要用显示器将处理和运算结果显示出来，较常采用的显示器有LED发光二极管显示器、LCD液晶显示器和CRT阴极射线显示器。
以七段LED显示器为例，如下图C所示，它是由七段笔画所组成，每段笔画实际上就是一个用半导体材料做成的发光二极管（LED）。
这种显示器电路通常有两种接法：
一种是将发光二极管的负极全部一起接地，即所谓的“共阴极”显示器;另一种是将发光二极管的正极全部一起接到正电压，如图A所示，即所谓的“共阳极”显示器，也是我这次设计中用到的显示方式，只要在某个二极管阴极加0电平，相应的笔画就发亮；
根据对应关系便可以构成一个显示字形。
就是说，显示器所显示的字符与其输入的二进制代码即abcdefg七位代码之间存在一定的对应关系。
最常用的显示器有：
半导体发光二极管和液晶显示器。
显示字符
段码abcdefg
0
0000001
1
1001111
2
0010010
3
0000110
4
1001100
5
0100100
6
1100000
7
0001111
8
0000000
9
0001100
灭
1111111
一般数字系统中处理和运算结果都是用二进制编码、BCD码或其他编码表示的，要将最终结果通过LED显示器用十进制数显示出来，就需要先用译码器将运算结果转换成段码，当然，要使发光二极管发亮，还需要提供一定的驱动电流，所以，这两种显示器也需要有相应的驱动电路。
74HC4511是七段显示译码驱动器，其输入是BCD码输出是七段显示器的段码。
74HC4511的译码驱动电路如图所示.
4.1.2计数译码显示电路相关参数计算
由于发光二极管下连着电阻，这里电阻的作用就是防止二极管过电压而击穿，导致系统不能正常工作，要想计算出电阻的阻值，就要根据发光二极管的性能来决定，一般发光二极管的工作电压很低，在1.5到3V之间，工作电流较大，一般在10到40MA左右，而电阻的选取是这样的，这次设计中的74LS46是共阳极显示电路，输出高电压，通过电阻和二极管到达地端为零，所以将在电阻和发光二极管上消耗5V电压，而电阻阻值的是取决于发光二极管的参数。
方法是：
用5V减去发光二极管的耐压值后除以发光二极管的最大导通电流，求得电阻最值。
R=（5-3）÷0.04=50欧姆左右
4.3报警电路
4.3.1报警电路的设计
在本次课程设计中我用的是发光二极管和74HCT85还有一个与门还有一个或门和一个与非门来实现溢出报警同时清零的功能的，具体连接见图4.2.1和4.2.2.
图4.3.1溢满报警电路的部分图解
在报警电路的过程中，我用的是比较器和一个与门，但他们到达高电平时才会发挥作用。
用1个74HCT85来和0来比较大小。
当十位，百位，千位，万位都是“9”时，通过与门进入发光二极管，进行报警，同时当个位也达到“9”时，通过与非门与74HCT390的清零端相接，达到清零功能。
而第二个报警是因为要装车，所以报警，我直接在大箱的进位信号出处接一个发光二极管，由于在下一大箱装满之前需要一定时间，所以在此期间发光二极管一直处于发光状态。
4.3.2报警电路的参数计算
这里需要计算的参数就是发光二极管上面的电阻的阻值，其实这个电阻的阻值功能和显示器电路中计算方法一致，他们的作用就是为了保证发光二极管能够正常工作，所以阻值就是50欧姆左右。
4.4发挥部分设计
4.4.1.1发挥一满箱发车报警装置
这时我用的是发光二极管，具体如图4.4.1
图4.4.1
在这里我用的器件虽然简单，但同样达到了报警的功能，利用装箱的等待时间也就是74HC161计满却尚未预置之前的时间达到延时的效果，使得设计更加简便，同时降低成本。
5工作过程分析
总体来说，工作过程就是加上正电压后由传感器感应信号传送给计数器并进行一些列的工作，具体工作过程如下：
首先由传感器来作用，当洗发水瓶经过传感器的前面时就会出现出现高低电平的转换，通过传感器接受到信号变化，进入计数电路。
计数器一共有七片，共有3大部分，第一部分是计瓶数，第二部分是显示小箱数，第三是显示大箱数，第四部分显示车数，。
并且每一个计数器都是有不同的进制来设计的，都是通过与门来实现的。
其次，计数器74HC161开始计数并且驱动译码显示器进行显示，分别显示小箱数，大箱数，车数。
每到一满箱根一车时就会报警，报警持续一会儿，然后停止。
通过比较器，当达到99990时开始报警，当计数到99999时停止报警，同时系统暂停清零，然后继续工作，周而复始。
6元器件清单
序号
名称
型号
数量
备注
1
计数器
74HCT390
5
双十进制
2
计数器
74HC161
10
3
译码器
74HC4511
5
4
比较器
74HCT85
1
5
集成门电路
74L10
1
3与非门
6
集成门电路
74L20
1
4与非门
7
集成门电路
74L03
3
2与非门
8
集成门电路
And9
1
9与门
9
集成门电路
And2
1
2与门
10
集成门电路
74LS32
1
或门
11
集成门电路
Not
3
非门
12
显示器
LED七段
5
13
电阻
R2
2
14
发光二极管
Led
2
15
电阻排
R-pack7
5
7主要元器件介绍
7.174HC4511译码器
74HC4511的实际管脚图如下图7.2.1所示:
当输入8421bcd码时，输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。
当输入为1010~1111六个状态时，输出权威低电平，显示器无显示。
具体的管脚图如下所示，功能表如下表7.2.2所示：
图7.1.174HC4511管脚图
7.2.274HC4511的功能表
7.274HCT85比较器
比较器74LS85的管脚图如下图7.2.1所示
比较器的各个管脚的功能不同，B0123端是事先设定好的数值，A0123这四个端是数字输入端，然后还有三个控制使能端接法分别为IA>B＝IA
图7.2.174HCT85的管脚图
7.2.274HCT85的功能表如下所示
A3 B3
A2 B2
A1 B1
A0 B0
IA>B
IAIA=B
FA>B
FAFA=B
A3>B3
x
X
x
x
x
x
1
0
0
A3x
X
x
x
x
x
0
1
0
A3=B3
A2>B2
X
x
x
x
x
1
0
0
A3=B3
A2X
x
x
x
x
0
1
0
A3=B3
A2=B2
A1>B1
x
x
x
x
1
0
0
A3=B3
A2=B2
A1x
x
x
x
0
1
0
A3=B3
A2=B2
A1=B1
A0>B0
x
x
x
1
0
0
A3=B3
A2=B2
A1=B1
A0x
x
x
0
1
0
A3=B3
A2=B2
A1=B1
A0=B0
1
0
0
1
0
0
A3=B3
A2=B2
A1=B1
A0=B0
0
1
0
0
1
0
A3=B3
A2=B2
A1=B1
A0=B0
x
x
1
0
0
1
A3=B3
A2=B2
A1=B1
A0=B0
1
1
0
0
0
0
A3=B3
A2=B2
A1=B1
A0=B0
0
0
0
1
1
0
该比较器的比较原理和两位比较器的比较原理相同。
但在对4位数进行比较时，应对IA>B、IAB＝IA
小结
一周的实习转瞬即逝，在我们还没来得及吸收课程设计的精髓，时间已经渐渐逝去，回望这一周的生活，记得更多的是老师的悉心指导和同学朋友的鼎力相助，没有他们的帮忙，我一定不会在最短的时间内了解如此多的知识。
而且我更是在小组长的特别照顾下完成了我的课程设计，短短的一周是充实的也是充满养分的，它不仅补充了我们在课堂上无法获得的知识，更给了我们一次把课本与实际结合的机会，从而让我们更加理解了数字电子计数的应用性跟重要性。
这周课程设计我们组设计的题目是“洗发水自动计数机的设计”。
在课程设计之前，我的数字电子部分学的非常的肤浅，只是呆呆的停留在理论，而缺乏甚至是没有实践，不能够把前后联系起来，更有一种“纸上谈兵”的感觉。
因此为了借这次课设的机会更好的学习数子电子，我去图书馆借了许多关于计数器和自动控制的资料，网上也仔细查找了一番，或许这是我这辈子最烦劳的一周并且充满坎坷。
范例并不多，我只能自己找，主要看教科书，独立真的是很苦难重重的。
但好在我有老师跟队友.终于，在“亲友团”的帮助下我的逻辑图初步成型了，在答疑及改错中，我们小组做的都不错，但是可能由于题目不是很复杂，我们的整体思路相似，所用器件也相差不多，老师建议我们各自多回去研究，让每个电路都有自己的亮点，曾经想过换个型号的器件就行，但是如果有功能更完整的改动就更好了。
在查找资料中发现一些集成器件，工作原理基本相同，书上刚好有介绍计数器的工作原理，经过仔细阅读计数过程。
实习就是好出多，而且我个人也偏爱实习课程，因为实习的时候不仅仅是脑力劳动了，它更注重的是脑力与动手能力相结合的一类课程
本次设计能使我看清差距，扩大视野，认识自己的真实水平。
正是在学校所学的扎实的专业基础知识和不断培养的实践动手能力，使我能很快地处理和解决以后学习过程中遇到的问题。
并不断的充实自己。
以上是本次课程设计的指导过程中的心得与体会以及对课程设计完成情况的总结，希望在以后的学习当中能扬长避短，以期取得更好的学习效果。
在学院精心安排下，我成功地完成了课程设计，从中学到了许多知识，提高了能力，受益匪浅。
经过这一周的设计，我清楚的知道了计数器的工作过程，怎样强制它成为我想要的进制位数，数字比较器的应用，逻辑门电路灵活的特性，译码器及显示器的功能实现.等.这对于我以后的学习都是有很大帮助的.也许以后的工作生活中可能不会有很多的机会接触这类的项目，但是“艺多不压身”正如欧洲著名的数学家高斯先生那样虽然是一位著名的数学家，可他在物理学的造诣上也不容忽视，多多少少也希望能在电子这一知识空间中摄取更多营养,做出自己的贡献
致谢
在这一周的时间里,我十分感谢曲延华老师不辞劳苦的为我们详细讲解课程设计的基本要求和基本内容,耐心解答我们的每个问题。
由于课程设计的时间是第十六周,大家都忙着复习,而对课设又没有经验,面对任务量大又艰巨的难题,不免有抵触情绪,甚至抱怨,敷衍.对我们的劣行老师总是宽宏大量,十分理解我们的心情,并尽最大努力给我们减轻各种压力,因此,我非常感激老师。
这不是象征性的形式主义，很少能见到如此认真负责的老师了。
即便是大学这种老师也是很难得的。
我也很庆幸自己在这所学校就读，毕竟能抛开世俗浮华，安于一隅，一生致力于青年教育的工程院校。
我为此感到十分的自豪。
同时还要感谢我们的组员，特别是组长同学的大力帮助，我的课程设计是大家集思广益，夜以继日互相帮助下的劳动成果。
从周一到周三,老师大部分时间跟我们在一起,认真审查每个人的原理图,总是错过吃饭的时间,老师对待我们的态度就是这样,永远问心无愧,永远认真负责。
感谢曲老师的细心教导，感谢同学们的帮助！
路漫漫其修远兮，我要你们陪我一起走。
参考文献
[1]康华光.电子技术基础.北京：
高等教育出版社，1999
[2]彭华林等编.数字电子技术.长沙：
湖南大学出版社，2004
[3]金唯香等编.电子测试技术.长沙：
湖南大学出版社，2004
[4]侯建军.数字电路实验一体化教程.北京：
清华大学出版社，北京交通大学出版社，2005
[5]阎石.数字电子技术基础.北京：
高等教育出版社，2001
、
附录A1逻辑电路图
附录A2实际接线图
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