生产线产品产量自动计数器电路设计

1江西航空职业技术学院毕业设计说明书（论文）课题名称：生产线产品产量自动计数器电路设计航空电子设备维修专业081331班学生姓名：赵繁学号29指导老师：姚卫华技术职称______________2011年4月2日2江西航空职业技术学院毕业设计（论文）任务书学生姓名：赵繁班级：0813311.毕业设计（论文）题目：生产线产品产量自动计数器电路设计2.毕业设计（论文）使用的原始资料数据及设计技术要求：1、电子技术基础实验；2、数字电子技术基础本设计要求发光器件和光接收器件之间的距离大于1m，最大计数值为99，每计数100，用灯闪烁2s指示一下，LED数码管显示计数值，可上电自动复位和外部手动人工复位。3.毕业设计（论文）工作内容及完成时间：此设计采用组合与时序逻辑电路,采用模块化方法设计电路图。每计数一百LED灯闪烁2s，同时蜂鸣器发出响声作为提示音。日期：自2010年12月15日至2011年4月2日指导老师评语：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________指导老师：_______________系主任：____________3摘要电子计数器在科学技术领域、工农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要的作用。人类社会对电子计数器提出的越来越高的要求，电子计数器技术的发展和电子技术的高速发展密不可分，从而为现代科学技术突飞猛进则提供了坚强的后盾。本电路设计是根据生活中的需要而设计出来的一种计数器。它适用于工厂生产流水线的计数和产品的包装等方面，具有成本低、灵敏度高等优点。该模拟计数器用于工厂流水线计数，在数码管上计数。当物品计满一定个数时，传送带停止传送，灯闪烁2s指示一下，提醒工作人员操作。几秒后，操作完成，传送恢复工作，计数器重新计数，如此循环。系统用的变压器,是将220V的交流市电降为12V的安全电压，经过整流、滤波和7809集成稳压器稳压，输出+9V的直流电压,作为系统的供电直流电源。电路主要是通过输出+9V的直流电压来对各个小模块主控供电。由红外线传感器检测产生模拟信号，通过NE555构成施密特触发器对传感器模拟信号进行波形整形，信号进入进行计数、译码、驱动数码管，最终通过数码管显示出来。关键词：计数器、译码、驱动。4目录毕业设计（论文）任务书...........................................2摘要.............................................................3关键词...........................................................3一、设计要求及技术指标...........................................6二、光电计数器简介...............................................6三、设计方案.....................................................7四、主要设计思路.................................................7五、主要原件介绍.................................................85.1、74LS190简介.............................................85.2、74LS47译码器简介........................................95.3、数码管..................................................115.4集成555定时器...........................................125.5、74LS00与非门...........................................145.6、74LS08管脚图如图10所示：..............................145.7、三端集成稳压器..........................................145.8、整流桥..................................................15六、设计电路....................................................156.1、计数、译码、显示及上电和手动清零电路....................156.2、单稳态电路..............................................176.3、方波发生器..............................................186.4、驱动电路................................................1956.5电源电路.................................................20总电路图........................................................21原件清单........................................................21参考文献........................................................21总结............................................................256一、设计要求及技术指标1、发光器件和光接收器件之间的距离大于1m。2、有抗干扰技术，防止背景光或瓶子抖动产生误计数。3、最大计数值为99。4、每计数100，用灯闪烁2s指示一下。5、LED数码管显示计数值。6、可上电自动复位和外部手动人工复位。二、光电计数器简介在啤酒、汽水和罐头等灌装生产线上，常常需要对随传送带传送到包装处的成品瓶进行自动计数，以便统计产量或为计算机管理系统提供数据。光电计数器是通过红外线发射和接收进行计数，有直射式和反射式两种，通常用于流水线作业工件计数。直射式的发射、接收分体，发生器和接收器分别置于流水线两边，中间没有阻挡时发射器的红外线射到接收器，接收器收到发射来的红外线，经相反处理使之没有信号输出，有工件经过时挡住光路，接收机失去红外线信号的便输出一个脉冲信号到运算累加器进行计数。发射式是发射、接收同体，置流水线一边，前面没有工件往下流时，发射器发出的红外线直接射出没有发射，接收器没有接收到反射来的红外线信号没有输出。有工件经过时挡住光电路使发射器发出的红外线信号发射到接收器上，接收器接收到反射来的红外线信号便输出一个脉冲信号到运算累加器进行计数。7三、设计方案采用组合逻辑电路和时序逻辑电路实现电路框图如图1所示，图1四、主要设计思路没有瓶子挡光时，光接收电路输出低电平，有瓶子挡光时，光接收电路输出高电平。所以每当有一个瓶子通过时，光电转换电路输出一个正脉冲通过单稳态电路给计数电路，计数电路累加计数。由于当计数达到99后，若再有瓶子通过，由555组成的单稳态电路便会输出一个持续时间为2s的高电平脉冲，与另一个由555组成的方波发生器电路一起经过一个与门以及三极管驱动后使LED灯闪烁2s，同时蜂鸣器发出响声作为提示音。此设计采用组合与时序逻辑电路,采用模块化方法设计电路图，易于实现对电路的检查，且制作成本较低。但其运用了较多的模拟器件，比较容易受到外界的影响。8五、主要元件介绍5.1、74LS190简介74LS190为十进制同步加/减计数器74LS190。其管脚图和功能表如图2和图3所示：图274LS190管脚图图374LS190功能表74LS190的预置是异步的，当置入控制端（LD）为低电平时，不管时钟CP的状态如何，输出端（Q0～Q3）即可预置成与数据输入端（D0～D3）相一致的状态。74LS190的计数是同步的，靠CP加在4个触发器上而实现。当计数控制端（CT）为低电平时，在CP上升沿作用下Q0～Q3同时变化，从9而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。当计数方式控制（U/D）为低电平时进行加计数，当计数方式控制（U/D）为高电平时进行减计数。只有在CP为高电平时CT和U/D才可以跳变。74LS190有超前进位功能。当计数溢出时，进位/错位输出端（CO/BO）输出一个低电平脉冲，其宽度为CP脉冲周期的高电平脉冲；行波时钟输出端（RC）输一个宽度等于CP低电平部分的低电平脉冲。利用RC端，可级联成N位同步计数器，当采用并行CP控制时，则将RC接到后一级CT；当采用并行CT控制时，则将RC接到后一级CP。我们的设计中也用到了这个功能。5.2、74LS47译码器简介74LS47管脚图和功能表如图4和图5所示：图474LS47管脚图10输入输出123456789DCBAHHHHHHHHHHHHHXXXXXXXXLLHHLXXXXXXXLHLHHHXXXXXXLHHHLLLXXXXXLHHHHLLHXXXXLHHHHHLHLXXXLHHHHHHLHHXXLHHHHHHHHLLXLHHHHHHHHHLHLHHHHHHHHHHHL图574LS47功能表74LS47是驱动共阳极LED数码管的译码驱动器。为了直接驱动指示灯，74LS47的输出端是低电平作用的，即输出为0是，对应的字段点亮；输出为1时，对应的字段熄灭。译码器有4个使能端，灯测试输入LT、静态灭灯输入BI、动态灭零输入RBI、动态灭零输出RBO。当LT接低电平且BI/RBO端接高电平时，译码器各段输出低电平，数码管七段全亮，因此可利用此端输入低电平对数码管进行测试。RBI是动态灭零输入使能端，LT=1，RBI=0时，如果输入数码DCBA=0000，译码器各段输出端均为高电平，数码不显示数字，并且灭零输出RBO为0。利用RBI端，可对无意义的零进行消隐。BI是静态灭灯输入使能端，它与灭零输出RBO共用一11个输出端，当BI=0，不论DCBA为何值状态，译码器各段输出均为高电平，显示器各段均不亮，利用BI可对数码管进行熄灭或工作控制。RBO是动态灭零输出，当RBI=0，LT=1，DCBA=0000时，表示译码器出于灭零状态，此时BI/RBO为输出端，输出RBO=0。RBO端的设置主要用于多个译码器级联时，对无意义的零消隐。在本次的设计中，我们用动态灭零端实现零消隐。5.3、数码管图6数码管管脚图中小型的荧光数码管和发光二极管显示器多采用七段形式显示。荧光数码管是一种真空管，其外形引脚如上图所示，灯丝兼作阴极，阳极由涂发光物质的材料制成，其形状为a、b、c、d、e、f、g，七个笔画段构成的8字，也可增加一个点状显示灯表示小数点。阳极与阴极之间设有栅极，当灯丝加热时发射电子，经加20V电压的栅极加速后撞击到阳极，如该阳极接有20V高压则发出荧光；若该阳极未接高压则不发荧光，由此显示相应的字形。