论文设计光某电计数器设计及制作

1、目录摘要2 第一章光电转换局部5§ 55556§ 1.2光电探测器779123 快速硅PIN光电二极管10 § 1.3光电信号输出11第二章 计数电路12§ 2.1十进制计数电路设计12§ 2.2显示译码电路设计13§ 2.3数码显示14第三章 光电计数器电路的安装与改良16§ 3.1器件准备16器件清单表16其它使用的仪器：16§ 3.2电路连接16光电局部16计数局部17显示译码局部17显示局部18§ 3.3电路分步测试18光电二极管的测试183.3.2 555定时器的测试18计数电路的测试1819&

2、#167; 3.4电路总体调试19§ 3.5光电转换电路改良1919光电计数器适用性改良21参考文献23致谢错误!未定义书签。摘要数字式计数器因为其有使用方便，计数准确，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 论文利用光电二极管接收激光光源发射的光信号，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 电二极管与激光器之间通过时会对光束进展遮挡，光电二极管的电压发生变化。该信号经过放大和处理后，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，工业实用 性很强。关键词:光电二极管，激光器，计数器，LED数码

3、管AbstractAs the digital counter has advantages in convenient using, accurate counting, direct display , it is widely used in industry production line for counting the objects.This paper designed a photoelectric counter,the photoelectric receiversopticalsignal sent from the laser,and then through the

4、 digital count and display circuit.when objects cross the middle of the laser ,the beam will be kept out, photoelectric receiver's voltage would have a change.The voltage signal will be amplified and processed, then input it to the count circuit, and then the number can be displayed on the LED d

5、igital display tube.The photoelectric counter can change mechanical counting or artificial counting into electronic automatic counting, it has strong industrial usability.Key Words: photodiode,laser,counter,LED digital tube引言随着自动化技术的高速开展，工业上的生产越来越趋向于自动化。在流水生产线中， 自动化的计数装置已经普与。采用自动化计数不仅可以提高生产计数的效率，还可以

6、提 高计数的准确性。对于工业生产的现代化具有很大的推进作用。生产自动化、设备数字 化、机电一体化不断开展，工业中对光电计数器的需求量也逐渐在增大，因此，设计光 电计数器是十分具有现实意义的。光电技术是一门以光电子学为根底，将光学技术、现代微电子技术、精细机械与计 算机技术严密结合，成为获取光信息或借助光提取其他信息的重要手段的课程。光电技 术在现代科技、经济、军事、文化、医学等领域发挥着极其重要的作用，以此为支撑的 光电子产业是当今世界争相开展的支柱产业，是竞争激烈、开展最快的信息技术产业的 主力军。光电技术迅速开展，半导体激光器、上千万像素的CCD与 CMO固体图像传感器、PIN与APD光电

7、二级管与液晶显示等在工业与民用领域随处可见，热成像技术也已 广泛应用于军事和工业领域。光电技术不断渗透到国民经济的各个方面，成为信息社会 的支撑技术之一。光电计数器主要分为光电检测转换局部和电子显示局部。光电传感器是一种将光信号转化为电信号的装置，它实现工作的理论根底是光电效应。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外表逸出；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

8、行有效光，在流水 线上，每出现一个物体，就会对光进展一次遮挡，光接收器无法承受到光源信息，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。计数技术在不断开展和完善，出现了多种辅助计数功能。多功能计数器的响应度较 高，功耗低，在交流和直流电源下都可以工作，无机械碰撞，无磨损，造价低等等。还 有很多依据实际的工作环境添加了个性化功能，如毛线生产线上的断线报警功能。通用 计数器不仅可测频率、周期还可以测多周期平均、时间间隔、频率比和累计等。由于光 电计数器设计理念的不断创新，光电计数器的功能也在不断开展。在电子计数器行业的 需

9、求增长有所减缓的市场环境下，光电计数器需要大力进展新产品的开发，以满足客户 的不同需求，提高产品的性价比，以期获得更好的市场效益。第一章光电转换局部§光源在科学研究和工程技术中有着广泛的应用。 在成份分析、结构研究、光电检测、 照明设计等方面，都离不开一定型式的光源。因此，为适应各种高科技工作的实际需要 人们生产了各种不同光学性质和结构特点的光源。在光电技术系统中，光源往往起着关 键的作用。因此，了解光源的根本特性参数，然后按照实际的工作需要选取适宜光源， 是我们设计光电系统和解决光电检测问题时成功的关键之一。光源的根本特性参数主要包括辐射效率和发光效率、光谱功率分布、空间光强分布、

10、 光源的色温、光源的颜色。在进展光源选择的时候，主要会考虑一下几点根本要求：1、对光源发光光谱特性的要求2、对光源发光强度的要求3、对光源稳定性的要求4、对 光源其它方面的要求。本次设计不需要使用特殊光源，因此参考几种常用光源的根本 特性进展选择：热辐射光源是基于物体的热辐射现象制造的。热辐射光源有三个特点：1、它们的发光特性都可以用普朗克公式进展准确的估算，即可以准确掌握和控制它们发光或辐射 性质；2、它们发出的光通量构成连续的光谱，且光谱 X围很宽，因此使用的适应性强。 但在通常温度下，紫外辐射和可见辐射含量很少，这又限制了这类光源的使用X围；3、采用适当的稳压或稳流供电，可使者类光源的光

11、输出获得很高的稳定度。利用该气体放电原理制成的光源成为气体放电光源，蜜蜂在泡壳内的气体或金属气体在电场的作用下激励出电子和离子， 电子和离子从电场中获得能量分别向阴极和阳极 运动，它们与气体原子或分子碰撞时会激励出新的电子和离子，这一过程中会引起原子 的激发，受激原子回到低能级时就会发射出辐射， 这既是气体放电原理。与白炽灯相比, 具有发光效率高、结构紧凑、寿命长以与光色适应性强等特点，因而具有较强的竞争力， 在光电技术和照明工程中得到广泛的应用。固体在电场的作用下将电能直接转换为光能的发光现象叫场致发光，也称为电致发光。电子仪器的固体化和小型化、新的显像技术和照明技术的需求以与半导体材料、集

12、 成化技术和光电子技术的开展，大大加速了场致发光光源的研究和应用，不但能使人们 得到全固化的光源，而且为全固化显示开辟了途径。目前常见的场致发光有三种形态，即粉末、薄膜和结型。有场致发光本领的固体材 料很多，但达到实际应用水平的主要是uw族和川一V族化合物半导体族化合物既是发光效率很高的光致发光和阴极射线发光材料，亦是目前用于实际的唯一的粉末和薄膜场致发光材料。川一V族发光材料在发光二极管方面得到广泛应用。激光器一般是由工作物质、谐振腔和泵浦源组成。当高能态离子从高能态跃迁到 低能态，产生辐射后，它通过受激原子时会感应出同相位同频率的辐射。这些辐射波沿 由两平面构成的谐振腔来回传播时，沿轴线的

13、来回反射次数最多，它会激发出更多的辐 射，从而使辐射能量放大。这样，受激和经过放大的辐射就可以通过局部投射的平面镜 输出到腔外，产生激光。图1为激光器的工作原理。泵浦源激光局部反射镜目前已研制成功的激光器达数百种，输出波长 X围从近紫外直到远红外，辐射功率从几 毫瓦至上万瓦，一般按工作物质分类，激光器可分为气体激光器、固体激光器、染料激 光器和半导体激光器等。气体激光器的激励方式多样，发射波长也最广。固体激光器所使用的工作物质是具有特 殊能力的高质量的光学玻璃或光学晶体，里面掺入具有发射激光能力的金属离子。染料 激光器以燃料为工作物质。半导体激光器的工作物质是半导体材料。本次实验需要光源可以发

14、出一束集中的且强度足够的可见光，因此采用半导体激 光器作为光源。半导体激光器是用半导体材料作为工作物质的一类激光器，由于物质结构上的差 异，产生激光的具体过程比拟特殊。常用材料有砷化傢GaAS、硫化镉CdS、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦三种形式。半导体激光器件，可分为同质结、单异质结、双异质结等几种。同质结激光器和单异质结激 光器室温时多为脉冲器件，而双异质结激光器室温时可实现连续工作。半导体激光器工作原理是激励方式，利用半导体物质即利用电子在能带间跃迁 发光，用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜，组成谐振腔，使光振 荡、反应、产生光

15、的辐射放大，输出激光。半导体激光器优点是体积小，重量轻，运转可靠，耗电少，效率高等激光器与普通光源相比，具有光束集中，亮度高等优点，所以本次设计采用激光器 而不选择普通光源。§ 1.2光电探测器光电探测器是一种将辐射能转换成电讯号的器件，是光电系统的核心组成局部，在 光电系统中个的作用是发现信号、测量信号，并为随后的应用提取某些必要的信息。光电探测器按照探测机理的物理效应可以分为两大类： 一类是利用各种光子效应的 光子探测器，另一类是利用温度变化效应的热探测器。由于光源采用的是半导体激光器， 是可见光，因此探测器选用光子探测器。光子探测器可以分为四种：光电子发射效应也称为光电效应。

16、入射辐射的作用是使电子从光电阴极外表发射到 周围的空间中，即产生光电子发射。利用光电子发射效应的探测器称为光电子发射探测 器，其中有真空光电管、充气光电管和光电倍增管。光电导是应用最广泛的光电子效应。光子所激发的载流子仍保存在材料内部，所以 光电导是一种内光电效应。利用光电导效应的探测器是光电导探测器。光伏探测器的原理光伏效应是另一种应用广泛的内光电效应，是半导体受光照射产生电动势的现象。 虽然非本征光伏效应也是可能的，但几乎所有实用的光伏探测器都使用本征的光伏效 应。同时用p-n结来实现这种效应的。当入射光子在p-n结产生电子-空穴对时，光生载流子受势垒区电场作用， 电子漂移到n区，空穴漂移

17、到p区。如果在外电路中把p区和n区短接，就产生反向的 短路信号电流。假假如外电路开路，如此光生的电子和空穴分别在n区和p区积累，两端便产生电动势，如图3所示，这称为光生伏特效应。图3. p-n结上的光电激发无光照时，假如给PN结加上一个适当的反向电压，如此反向电压加强了内建电场， 使PN结空间电荷区拉宽，势垒增大；被光照时，在结区产生的光生载流子被加强了的 内建电场拉开，光生电子被拉向 N区，光生空穴被拉向P区，于是形成了以少数载流子 漂移运动为主的光电流。图4为使用Altium Desig ner 07 Win ter软件绘制的光电二极管的工作电路图，在光电二极管上加上反向偏置电压 15乂经

18、过仿真后得出结果：无光照时负载上输出电压图4.光电二极管工作电路图与普通二极管相比，光电二极管受光面大，PN结面积更大，PN结深度较浅;外表有防反射的Si02保护层，外加负向的偏置电压。实际上，不是不能加正向电压， 只是正接以后就与普通二极管一样，只有单向导电性，而表现不出它的光电效应。光伏探测器的特性光电二极管的根本特性有光照特性、伏安特性、温度特性和频率特性。1光照特性光照特性主要表现了光电流与光照度的关系，图 5是光电流与光照度的特性图，由 图5可知两者之间的关系是：线性好；光电流较小；灵敏度低。3Ee=2O0001 %10000IX25000IX2000IX1000IX-4-8-12V

19、(V)图5. 15V反向偏压时的光照特性曲线2伏安特性光电二极管的伏安特性可参考如下图，反向偏置电压与光电流呈线性关系图6.光电二极管的伏安特性曲线3温度特性光电二极管的温度特性描述光电流和暗电流随温度变化的性质，硅光电二极管的温度升高，信噪比降低。4频率特性光电二极管的频率特性是所有半导体光电器件中最好的一种。这主要是由于光电二极管的结电容较小小于20 I F);光生载流子在薄层中的扩散时间与 PN结中的漂移时间较短，故其响应频率可以达到很高。123快速硅PIN光电二极管本次实验采用的光电二极管是 GT106型快速硅PIN光电二极管。该光电二极管的主 要特点是响应度高，响应速度特别快；噪声低

20、、性能稳定可靠。PIN结光电二极管在p型和n型半导体之间参加一个本征区域，其外表做得很薄， 使得入射辐射透入本征区内被吸收，产生电子一空穴对。本征区内的电场使电子一空穴 对分开，并快速通过本征区分别进入 n区和p区。器件的频率响应和效率都比用同样材 料制作的p-n结光电二极管好。GT106型快速硅PIN光电二极管采用硅PIN内外管复合结构。为保证极快的响应速 度，采用背面蚀洞法，使I层尽量薄。这样，载流子高速通过漂移区的时候，被电极收 集在外电路里就产生了光电流。用外管来短路慢速的光生载流子，从而实现了快速响应 的目的。GT106型快速硅PIN光电二极管的光谱响应曲线如图 8.0-8 r图8.

21、PIN光电二极管的光谱响应曲线§光电信号输出要实现光信号对电路的控制，即对光电二极管进展持续照射，当有物件通过时对光 进展遮挡，输出一次低电平，计数器计数一次。光电转换电路需要控制计数器的时钟输 入端，产生矩形脉冲波。经过测试，GT106型光电二极管的光电流为微安量级，因此在偏置电路中加上1M欧的负载电阻，可以实现无光照时负载电阻上输出低电平，有光照 时负载电阻上输出高电平。但负载上的输出情况与计数器所需要的时钟信号是反向的， 因此将负载输出连接到555定时器上，再对计数器进展控制。555定时器是一种多用途的数字-模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密特 触发器、多谐振荡器或者单

22、稳态触发器。下面是555的引脚图以与功能表。图9.555定时器的引脚图与功能表将555定时器的v 11和v 12两个输入端连在一起作为信号输入端，即可以得到施密 特触发器。施密特触发器的输出电压v 0由高电平变为低电平和由低电平变为高电平所 对应的v】也不一样，这样就形成了施密特触发器的触发特性。施密特触发器的电压传 输特性是回滞的。传输特性图如下：图10.施密特触发器的电压传输特性根据以上分析，设计出光电转换电路使用仿真软件绘制出电路图第二章计数电路§ 2.1十进制计数电路设计光电计数器需要对光电信号脉冲进展计数， 利用TTL器件74160可以实现十进制的计 数，要实现两位的计数，

23、低位计数到 10自动进位，整体计数达到99以后实现跳转，从 0开始计数。使用两个160接成计数电路。74160的1号引脚悬空，2号引脚为时钟输入 信号，3、4、5、6号引脚为预置数端，可以悬空可以接零，7号引脚ENP和10号引脚 ENT连接后接高电平，电路才可以工作在计数状态，11、12、13、14号引脚为输出信号 端，15号引脚为进位输出端，计数器产生进位时自动输出一次高电平。 74161的功能表 如表1：表1.四位同步十进制计数器74160的功能表EPXXHXL工作模式RESET (Clear)清零LOAD (Pn Qn)置数COUNT (In creme nt)计数NO CHANGE (

24、Hold)保持不变NO CHANGE (Hold)保持不变RD'LD'ETLXXHLXHHHHHLHHX使用protues软件绘制电路图，然后进展仿真，计数局部的电路图如图11：+nmL* rju-qugfi“ 1I1 -L-J,bg 严Frr-rcLLLJ切 V:? J ft Q y nmlJ!"-;图11.计数电路图最初设计方案是将低位160的进位输出端接到高位的时钟输入上， 在仿真时候发现 当计数到9时进位输出端就会输出信号，导致出现高位提前计数的情况。对电路进展修 改，当低位的输出信号为0000时输出进位脉冲。具体实现方法为在QQQQ端加上非门, 之后经过四输

25、入与门，再作为高位计数器的时钟信号。改动后对电路进展仿真，在计数 器的四个输出端参加示波器，波形输出如图 12，波形输出检测正常，为二进制的计数。DrgiiLal Osc Ndscbpe图12.计数器输岀波形仿真结果§ 2.2显示译码电路设计计数电路计数的结果需要通过译码器连接显示电路。译码器的逻辑功能是将每个输 入的二进制代码译成对应的输出高、低电平信号或另一个代码。常用的译码器电路有二 进制译码器、二-十进制译码器和显示译码器三类。由于要使用七段共阴显示数码显示 译码管，所以计划采用显示译码器 7448。7448的附加控制端的功能和用法如下：灯测试输入LT' : LT&#

26、39;=0，便可使被驱动数码管的七段同时点亮，以检查改数码管 各段能否正常发光。平时应置LT'为高电平。灭零输入RBI':设置灭零输入信号RBI'的目的是为了能把不希望显示的零熄灭。灭灯输入/灭零输出BI'/RBO':这是一个双功能的输入/输出端，作为输入端使用时， 成灭灯输入控制端，控制信号为 0时，可以将被驱动数码管的各段同时熄灭。将灭零输入端和灭零输出端配合使用，即可实现多为数码显示系统的灭零控制。7448的显示功能表如表2:表2:諭AET.踰田1T匚CBAP5v(ViT4-fY¥J100 DO1I1110cJ100 919IaaQ0I

27、tJX00 10jIQ1JQ151Ian i i1L11nn131Idi onD10r11T1I01 D 1if.11c11S1IonaD111111b_1I01111L100Q01IL0 001I111s1Imni1L1na111ItoiaDrn11r1匚1菲ID li00113311i ia j1011Du1u131110 11u01J11u111 j ajQ001111fatXmii011000XXM El Xr0aa0DD0100 303c0000DD00X13(0L111118用7448驱动数码管，使用protues软件画出电路图如图13:图13.显示译码电路§ 2.3数码

28、显示计数器数据经过译码器后可以通过数码管显示。为了直观地表示出数值，实验采用了七 段字符显示器，或者称之为七段数码管。这种字符显示器由七段可以发光的线段拼接而 成。其中比拟常见的七段字符显示器有半导体数码管和液晶显示器两种。半导体数码管的外形图如图14所示。这种数码管的每个线段都是一个发光二极 管Light Emitting Diode,简称LED),因而也将它称为LED数码管或者LED七段显示器s.图14.七段数码管外形图发光二极管使用的材料与普通的硅二极管和锗二极管不同，有砷化镓、磷化镓、磷 砷化傢等几种，而且半导体中杂质浓度十分高。当外加正向电压的时候，大量的空穴和 电子在扩散的过程中又

29、复合，其中会有一局部电子从导带跃迁到价带，把多余的能量以 光的形式释放出来，便可以产生出可见光数码管分为共阴极和共阳极两种类型。阴极做在一起的属于共阴极类型，阳极做在 起的称为共阳极类型。为了增加使用时候的灵活性，同一规格的数码管一般都会有共阴极和共阳极两种类型供使用者进展选择。数码管的等效电路图以与引脚分布如下:11古11 V 11 1r 二1 F 1/ #7 V VL图15.数码管等效电路图与引脚半导体数码管步进具有工作电压低，寿命长，体积小，性能稳定等优点，而且响应时间 很短一般不超过O.lus），发光的亮度也很高，便于识别。使用仿真软件进展仿真后数码管显示数值如图16所示，其中引脚红色

30、代表高电平,蓝色代表低电平，图示为显示 2的时候数码管字符以与电平情况。图16.数码管仿真显示结果第三章 光电计数器电路的安装与改良§ 3.1器件准备器件清单表表3器件名称器件型号备注光电二极管GT106型快速硅PIN光电二极管感应波长4001100nm电源直流电源15V1个电容10uF1个滑动变阻器200k Q1个电阻1W1个计数器SN74LS161AN2个显示译码器SN74LS247N2个逻辑与门SN74HC08N1个逻辑非门HD74HC04P1个七段LED数码管SM21052个555定时器CB5551个其它使用的仪器：数字电路实验箱一台、万用表一个、半导体激光笔一支、导线假如干

31、根§ 3.2电路连接3.2.1 光电局部根据事先设计的电路进展器件的连接。首先连接光电转换电路。对光电二极管加上 反向偏置电压15V。由于PIN管有三个管脚，其中位于正中的是1号管脚，接正电压。 与1号管脚平行并在其右侧的是2号管脚，1、2为内管，2号管脚通过负载电阻与电源 相连。3号管脚为外管，通过负载电阻接地。在连接光电二极管时要注意复合管的内外 管极性，内管负载接信号输出。电压的极性不能接错，最大反向偏压不得大于或者等于 击穿电压。负载使用1MQ的电阻。负载电阻的输出连接到555定时器的2号引脚，将2号引脚和6号引脚连接；1号 引脚接地；4号引脚为选通工作端口，接高电平；5号引

32、脚悬空；7号引脚悬空；8号引 脚接高电平。计数局部最初的电路设计计数局部用74LS160十进制计数器实现，但是在实验室没有74LS160因此用SN74LS161A代替。74LS161为十六进制计数器。计数方法与 74LS160 一样，只是进制不同。要计数到 99后进展跳转，需要更改电路，用两片 74LS161实现 100进制的计数。具体方法为：一片 74LS161作为低位，另一片作为高位。用置零法改 变进制。低位计数器的输出状态为1010时复位，重新开始计数。将输出 Q3Q通过与非 门与置零端RD'连接。再将RD通过非门连接到高位计数器的时钟输入端 CLK作为时钟 信号输入。当低位输出

33、到9之后，输出一个时钟信号，高位计数器启动，开始计数，实 现进位的功能。高位计数器将输出信号Q3Q0S过与非门与置零端RD'连接，保证计数到 99的时候计数器跳转，重新从1开始计数。显示译码局部实验使用SN74LS247I作为显示译码器，SN74LS247N勺引脚编号与内部结构如图17:SN74LS247(TOP VIEW)OUTPUTSVcc_guabed冋Hl JjU应BLL2 LtC LAMU ±1 LdF1 RB R& DAa5 C LT RBORBI D ATEST OUTIMPUTSPUTd eEJGND图17.74LS247引脚编号与内部结构图由图可知，

34、74LS247的引脚以与功能与7448是一样的，因此74LS247的连接可以参 照原设计电路图。将低位74LS247的RBO端接到高位74LS247的RBI端上，即可实现上 下位的译码。显示局部显示器使用实验室已有的LED七段显示数码管SM2105 SM2105是共阳极数码管。 参照其工作电路，将数码管的3、8号管脚接阳极+5V电压，a、b、c、d、e、f、g七个 显示段端口通过1千欧电阻接地。同时与 74LS247对应的a、b、c、d、e、f、g端口连 接。小数点输入端口 DP悬空。对数码管的显示功能进展测试，将低电平分别接到a、b、c、d、e、f、g端口，看对应的显示段是否亮灯。经测试，数

35、码管的各段均可以正常显示。§ 3.3电路分步测试光电二极管的测试将后续电路断开，只保存光电二极管的偏置回路，测试光电二极管是否可以正常 工作。把万用表调到欧姆档，测量光电二极管的正向和反向电阻，理论上是正向导通， 反响电阻无限大，处于截止状态。然后把万用表调到电压测量档位，量程选为5V。测量负载1M欧电阻上的电压。用氦氖激光笔照射光电二极管的光窗。无光照时二极管截止， 测量出的电压很小；有光照时，电压接近 5V。用逻辑笔进展测量，无光照时逻辑笔显示 低电平，绿灯亮；有光照时，逻辑笔显示高电平，红灯亮。证明光电二极管可以正常工 作，光电转换电路连接无误。3.3.2 555定时器的测试5

36、55定时器具有脉冲整形的功能，电路设计要求555定时器在输入为低电平的时候输出高电平，输入为高电平时输出脉冲波形的低电平。因此将定时器输入端口2号引脚连接高电平，输出端3号引脚接逻辑笔，此时逻辑笔绿灯亮，显示输出为低电平。然后 讲2号引脚接地或者接一5V电压，逻辑笔的红灯亮，表示输出以与成为高电平。由此可 得，555定时器可以正常工作。计数电路的测试计数电路独立于光电转换和译码显示电路单独进展测试。将计数器的低位集成块74LS161的时钟输入端，即2号引脚连接到实验箱自带的脉冲信号上，调节输入频率为1KHz计数器的输出端一共8个引脚，分别按照从高到低的顺序接到实验箱的 8个逻辑 电平显示灯上，

37、该显示灯在输入为高电平的时候发光。打开实验箱的电源，自动输入脉 冲，可以看到显示灯从00000001开始计数，显示00001001之后高位开始计数，下一个 状态为00010000,计数值为10011001之后，下一个数值跳转，重新开始计数。表示计 数电路可以正常工作，且进制连接正确。之前已经测试了计数电路，因此可以利用计数电路对显示电路进展测试。连接计数 电路和显示电路，然后在低位计数器时钟输入端接上时钟脉冲， 观察数码显示管的数值。 显示管的示数从1开始计数到99,之后跳转到1重新计数。数码管的低位左下角那段时 钟处于熄灭状态。经检查由于e端口与74LS247的连接导线松动，导致一直没有信号

38、输 入。更换导线后，重新测试。数码管从 1开始显示直至99后跳转，重新从1开始。没 有出现乱码和灭灯情况，显示局部正常工作。§ 3.4电路总体调试将电路各个局部连接起来，对光电二极管的光窗进展持续的激光照射。打开实验箱的电 源，理论上此时应该无显示。关闭光源开关，显示应变为01,而实际上数码管并没有正常显示。电路没有正常工作，需要进展检查。断开实验箱的电源，对每个接口导线进展检查，看有无松动情况。确认导线连接稳 固之后排除接触不良的可能，因此对电路参数进展测量。计数局部是数字电路，之前的 测试没有问题。因此只需要对光电局部进展测量。用万用表测量负载上的电压。光电局 部没有与计数局部和

39、显示局部连接时，电压依旧为正常的上下电平值。但是当光电局部 作为输出与后续电路连接之后，负载上的电压立即改变，给光电二极管加上光照后，负 载电压只有很微小的变化，没有明显上下电平的分界限。因此，对于555定时器来说，这种微小的电压改变不足以让555定时器交替输出上下电平，计数器接收不到脉冲信号， 所以不会产生计数值。下面来分析产生这种现象的原因。光电转换局部单独工作时正常，连接上计数显示 电路就不能正常输出。考虑到本次实验将电阻负载上电压作为信号源输出，当连接上后 续电路时，相当于在1M欧电阻上并联上一个电路模块，而后面的电路模块总电阻远小 于1M欧，与负载电阻并联后会减小电阻值，相当于光电二极管的负载只有10K左右，而光电二极管的光电流极小，为微安量级，负载减小之后，光生电压就只有毫伏量级， 不足以控制555定时