一、课程设计目的
1、通过光电子技术课程的学习，使学生在掌握基本理论知识的基础上，学会常
见电子集成器件的使用。
2、通过设计一个模数结合的小型电子电路系统，使学生了解电子电路设计的方
法、步骤；学会元器件的选用；学会用软件仿真验证设计方案的正确性；培养综合运用知识和独立开展实践创新的能力。
3、通过搭建调试电路，进一步熟悉相关仪器设备的使用。
4、通过绘制电路图，熟悉Protel的使用，扩充专业知识技能。
5、规范化训练学生撰写技术研究报告，提高书面表达能力。
二、课程设计基本要求
1、基本部分：
1）由光耦实现产品监测；
2）由计数器对脉冲信号计数，计数结果经LED显示；
3）计数范围0~99，电路具备手动清零功能。
4）根据要求设计电路，画出原理图，用EWB仿真，验证设计方案；
5）学习使用Protel，画出系统的PCB图。
2、发挥部分：
1）计数结果要求实现十位数的动态“零消隐”，即：当计数结果不超过10时，十位数的那个数码管无显示。
三、设计内容
（一）、计数器系统的基本特点
本系统具有体积小、硬件少、电路结构简单及容易操作等优点。本计数器可将机械或人工计数方式变为电子计数，并且采用ＬＥＤ数码显示，简单直观，可适用于诸多行业，以满足现代生产、生活等方面的需求。随着生产技术的不断改善和提高，在现代化生产的许多场合都可以看到计数器的使用。本计数器具有低廉的造价以及控制简单等特点。
该系统还具有以下特点：
①、该系统具有清零功能，工作人员可以通过复位开关使两个数码管都显示零，这样可以方便进行人工操作以及确认计数器是否正常工作；原理就是利用7404的非门功能，输入端接复位端，输出与十位七段译码器的灭灯输入端BL端
相接，每当复位时，BL就会输入高电平，从而是两个数码管都会清零。
○2、该系统还具有十位的“零消隐”功能，原理就是将十位计数器的输出端通过4072进行相或，从而只有当数码管个位显示时十位数码管BL端低有效，即十位数码管熄灭。
○3、该系统还采用了抗干扰较强的迟滞比较器，这样大大加强了其在实际生或中的应用能力，可以得到有效地推广。
○4、该例光电触发式计数器只有两位数，但通过级联可以扩展为四位，甚至多位
（二）、计数器系统的组成
1、74LS162
图1.1 74LS162引脚图
⑴、个位计数器
时钟脉冲给的是比较器的输出信号，计数器自上电起一直处于计数状态，每当有产品经过光电对管之间时，计数器的CP端就接收到上升沿信号，开始计数。进位输出端接到十位计数器的技术控制端CEP和CEP，四个输出引脚的信号作为七段译码器的输入信号。
⑵、十位计数器
时钟脉冲给的是比较器的输出信号，计数器的CP端就接收到上升沿信号时，还不能进行计数，只有当个位的计数溢出时，CEP和CEP端才高有效，进行计数。为实现任务书中十位数的动态“零消隐”，四个输出引脚的信号必须经过或门作为七段译码器的输入信号。
74LS162引脚功能表：
PE Parallel Enable (Active LOW) Input并行启用（低电平）输入
P0–P3 Parallel Inputs并行输入
CEP Count Enable Parallel Input 计数启用并行输入
CET Count Enable Trickle Input计数启用涓流输入
CP ClOCk (Active HIGH Going Edge) Input时钟输入
MR Master Reset (Active LOW) Input主复位（低电平）输入
SR Synchronous Reset (Active LOW) Input同步复位（低电平）输入
Q0–Q3 Parallel Outputs (Note b)并行输出（注b ）
TC Terminal Count Output (Note b)终端计数输出（注b ）
2、CD4511
图2.1 CD4511 管脚图
其电路原理如下：
CD4511是一个用于驱动共阴极LED （数码管）显示器的BCD 码—七段码译码器的特点：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED显示其中a b c d 为BCD 码输入，a为最低位。LT为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。BI为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时，B1端应加高电平。另外CD4511有拒绝伪码的特点，当输入数据越过十进制数9(1001)时，显示字形也自行消隐。LE是锁存控制端，高电平时锁存，低电平时传输数据。a～g是7 段输出，可驱动共阴LED数码管。另外，CD4511显示数“6”时，a段消隐；显示数“9”时，d段消隐，所以显示6、9这两个数时，字形不太美观，若要多位计
数，只需将计数器级联，每级输出接一只CD4511 和LED 数码管即可。所谓共阴LED 数码管是指7 段LED 的阴极是连在一起的，在应用中应接地。限流电阻要根据电源电压来选取，电源电压5V使用510Ω的限流电阻。
3、LM393
图3.1 LM393管脚图
LM393参数如表3.1所示：
表3.1 引脚功能表：
4、数码管
数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管，数码管是共阴极数码管，译码器的输出端接到数码管的输入端，输出端与地之间接电阻510欧姆限流保护数码管，否则数码管容易烧坏。本设计提供的为LED数码管（共阴极）。其引脚图如图2所示。
5、CD4072B
设计中要实现“零消隐”，就要用到CD4072B四输入或门，将计数器74LS162的输出端Qa,Qb,Qc,Qd分别接入4072中，输出端接入译码器4511的BI端，就可实现“零消隐”,见图5.1
图5.1 CD4072B引脚图
（三）、电路整体原理
系统采用光电感应器实现对产品的数量的采集（由红外发射管发出红外信号，红外接收管收到红外信号使接地支路导通。当红外信号被阻挡时，接地支路阻断，由于电压变化，电路向cp端输出一个脉冲），将信号传送到防干扰的迟滞比较器，共经过两级比较器，传输信号脉冲，通过74ls162计数器进行计数，计数范围是00～99，配合4 511七段译码器进行译码，输出信号给LED数码管进
行显示。其中，个位计数器的进位标志位接到十位计数器的计数控制端CET和CEP控制十位计数器工作计数，因为74ls162是十进制计数器，计数的结果是BCD 码0000～1001，经过译码器数码管后显示的十进制00～99。实际情况下，生产线上产品每经过光电传感器，信号在通过两级比较器后，就会有一个上升沿信号作为时钟信号，控制计数器工作，同时计数开始，可以连续实现对100个产品进行计数，如需重新开始，只要按下清零按键就能重新计数
EWB图
1、计数、译码部分
计数和译码由两个个计数器、两个译码器和两个数码管来完成，用于接收计数脉冲信号并将其转化成单独的信号输出并显示。在本系统中选用了74LS162
加减计数器、CD4511译码器和共阴极LED数码显示管。
74LS162是十进制同步计数器，TC是进位输出端，当计数溢出时输出一高电平脉冲，CEP和CET为计数控制端，只有都接入高电平是计数器才能计数，Q 0～Q3为输出端，CP为时钟输入端，上升沿有效，SR端为低电平有效的异步清除输入端，PE为低电平有效的同步并行置入控制端。
七段译码器74HC4511是四输入七输出的译码器，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，输出全为低电平，显示无显示。LT是灯测试端，BL是灭灯输入端，LE是锁存使能输入端。
（四）、Protel99的学习及应用
Protel 99采用全新的管理方式，即数据库的管理方式。Protel 99 是在桌面环境下第一个以独特的设计管理和团队合作技术为核心的全方位的印制板设计系统。所有Protel99设计文件都被存储在唯一的综合设计数据库中，并显示在唯一的综合设计编辑窗口。Protel 99软件沿袭了Protel以前版本方便易学的特点，内部界面与Protel 98大体相同，新增加了一些功能模块。Protel公司引进了德国INCASES公司的先进技术，在Protel99中集成了信号完整性工具，精确的模型和板分析，帮助你在设计周期里利用信号完整性分析可获得一次性成功和消除盲目性。Protel99容易使用的特性就是新的“这是什么” 帮助。按下任何对话框右上角的小问号，然后选择你所要的信息。现在可以很快地看到特性的功能，然后用到设计中，按下状态栏末端的按钮，使用自然语言帮助顾问。
1、元器件赋值
连好所有的线以后,要对元器件进行赋值鼠标右键单击所需赋值的元器件的图标，可以选定该元器件，使图标红亮，再单击鼠标左键出现对元器件属性的设置。
2、实物焊接
当在Proteus集成环境调试成功时，接下来，利用实物进行焊接，按上述的实验原理在电路板上摆放好每个元件的位置，把每个元件焊接起来。焊接完成后，在实物板的电源正极和负极接入稳压器中，调节好合适的电压，观察7段数码显
示器的计数情况，如果不能正确计数，要对实物电路进行调试，直到能够正确计数为止，则该课程设计是成功的。
四、心得体会及建议
实验过程中碰到的刚开始不能正常显示并且运行的情况完全是粗心导致的，当时如果认真点的话就不会出现了，可能就是一下完成了。所以，通过实验意识到要从现在开始养成那种细心的好习惯。这对以后的课程设计甚至是毕业设计都非常有帮助。再者通过这次实习锻炼了自己的动手及查资料的能力。也体会到了成功带来了的喜悦。可以说是获益非浅。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。
参考文献
[1] 黄正谨综合电子设计与实践.东南大学出版社2002
[2] 康华光电子技术基础（数字与模拟）高等教育出版社
[3] 夏路易,石宗义电路原理图与电路设计教程Protel 99SE.北京希望电子出版社．2002
[4] 王毓银数字电路逻辑设计.高等教育出版社2004
[5]德州仪器中国官方网站 . http：// https://www.doczj.com/doc/2215115320.html,
五、附录
附录一1、元件清单