药片计数器电路设计与实验

摘要
设计一个药片计数电路，使药片在装瓶时能够自动计数，达到设定量后自动停止，并开始第二瓶装瓶。此电路可以用四部分实现，计数脉冲电路产生脉冲信号，计数电路记录药瓶内的药片数，标准量控制电路设置每瓶的药片数，比较电路让标准量电路起到控制作用，同时为瓶数统计提供信号。利用药片装瓶时，挡住了光线的照射，使计数器获得一个计数脉冲，计数器计数加1。以此类推，实现药片计数。随着药片数量的增加，获得数字A，用数字A和标准量B进行比较。当A=B时，计数器停止计数。同时控制传动皮带使第二瓶进行装瓶，记录瓶数。
选用芯片：
555定时器，74LS160，74LS147，74LS85，74LS47，七段共阳极数码管
关键词:脉冲
计数
比较
一、设计任务与要求
（1）设计一个药片装瓶计数的控制电路，使药片在装瓶时能够自动计数，达到设定量后自动停止，并开始第二瓶装瓶。
（2）当药片装瓶时，挡住光线的照射，使计数器获得一个计数脉冲，当第二片药片到来时，计数器再加一，这样，随着药片数量增加，获得数字A，用数字A和标准量B进行比较，当A=B时，计数器停止计数。同时控制传送皮带使第二瓶进行装片技术。
计数脉冲：使用555定时器组成单稳态电路。药片不挡光时，使脉宽变电平电路输出1，档光后使脉宽变电平输出为0，从而药片挡光一次，能形成一个计数脉冲沿，而使计数器计数加1，当计数器计数A与标准量B比较，当A小于B时，计数器继续计数；当计数值A 等于B时：启动电机带动皮带使下一药瓶准备，计数器自动清零并开始下一次计数。
方案一：计数部分：通过使用十进制计数芯片，通过译码器进行译码，将十进制数通过数码管显示出来；标准量控制部分：使用编码器进行编码，将编码内容通过译码器显示出来；比较电路：将标准量与计数值进行比较，当标准量等于计数值时，产生信号控制皮带传送。
方案二：设计二十四进制计数器直接实现计数，并直接在计数电路上进行皮带控制，此方案省略了标准量电路和比较电路，使电路更加清晰，简洁。
三、设计电路选型及计算
（一）元器件
3.1.1 555定时器
1脚是接地端GND，2脚是低电平触发端(也称触发端)，3脚是输出端OUT，4脚是复端ft，5脚是电压控制端，6脚是高电平触发端(也称阈值端)，7脚是放电端，8脚是电源端VC
74LS160 为可预置的十进制同步计数器。清零端是异步的，当清零端为低电平时，不管时钟端CP状态如何，即可完成清除功能。74LS160的预置是同步的。当置入控制器为低电平时，在CP上升沿作用下，输出端Q0-Q3 与数据输入端PO-P3一致。其计数是同步的，靠CP同时加在四个触发器上而实现的。当CEP、CET均为高电平时，在CP上升沿作用下Q0-Q3同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。当CEP、CET跳变与CP无关。并具有超前进位功能。当计数溢出时，进位输出端(TC)输出一个高电平脉冲，其宽度为QO的高电平部分。在不外加门电路的情况下，可级联成N位同步计数器。
3.1.3 74LS147（十进制-BCD优先编码器）
图4:74LS147
输入输出均为低电平有效。两个或更多个输入是同时激活的，具有最高优先级的输入上的输出表示，与具有最高优先级的输入线A8。
3.1.4 74LS85（集成4位数值比较器）

四、测试方案（测试内容与步骤及数据表格）
将电路各部分模块分开进行仿真测试，各模块均无问题后将完整电路连接起来进行测试。
实验结果：按照方案二连接电路，实现二十四进制电路，以及可以做到满二十四进一以实现药片计数以及记录药瓶数量。
图13：实际电路图

五、安装、调试中的问题、解决方法及效果
问题一：仿真时，在电路连接无误情况下，计数脉冲电路无法产生脉
冲信号。
解决方法：改变电阻之后脉冲信号正常。
问题二：连接电路时，进位信号工作不正确。
解决方法：后发现与非门未连接电源和地。连接后电路工作正常。
问题三：当药片数的计数器达到预定值时不清零。
解决办法：将与非门输出接入两片计数器的RD端（异步清零），从而实现进位清零的功能。
六、工程对公众、安全、健康、环境等的影响和评价
首先，自动药片装瓶与传统的手工装瓶相比，其优点是可以避免我们直接与药品接触，对人体产生的伤害，同时也避免了人与药品直接按触带来的对药品的污染，使药品质量得到保证的同时，相应的保障人体健康，达到了安全的要求。既缩短了时间，节约了成本，又极大的提高了生产效率。
其次，由于传统的手工装瓶在生产管理方面比较困难，容易出现纰漏和混乱，出现错误的状况在所难免。自动药片装瓶机的设计使得管理更加强调流程和自动化，只有这样经营系统才能改善，生产效率才能提高，控制运行才能更加健康可靠。
建立和完善我国药品风险管理体系，缓解我国面临的药品安全形势。就要着力消除生产这种源头问题，着手于生产环节，将生产采用自动化。此自动控制系统的设计解决了这个的主要问题。
结论
通过本次数字电子课程设计，让我了解了电路设计的基本步骤，也更加理解了计数器的原理以及设计理念。在本次课程设计中，我使用了两种设计方案，第一种方案使用标准量以及比较电路通过比较计数电路以及标准量来实现皮带转换，第二种方案则直接设置一个24进制电路实现计数以及药瓶转换功能。但是这两种设计方案均为只能实现24片药片计数功能，如果改变每瓶药片数需要修改部分电路，实际应用中较为不便。为了电路更加方便的应用于实际可以将方案一中的标准量电路改为开关控制模式，从而方便操作。在实验室连接电路时，要考虑与仿真的差异，以及种种现实的因素，根据实际情况做出调整，以实现电路功能。

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