電路課程設(shè)計--數(shù)字式紅外測速儀

1、<p>　　電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計報告</p><p>　　題目：數(shù)字式紅外測速儀</p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　專業(yè)班級： </p&

2、gt;<p>　　指導(dǎo)老師： </p><p>　　所在院系： 計算機科學(xué)與工程系 </p><p><b>　　2012年9月8日</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本設(shè)計是設(shè)計一個數(shù)字式紅外測

3、速儀，要求使用紅外發(fā)光二極管和光敏三極管作為速度轉(zhuǎn)換裝置，測速范圍是10-990轉(zhuǎn)/分，并且要求用兩位數(shù)字顯示，并在無閃爍的情況下顯示。</p><p>　　為了達到設(shè)計要求，我們計劃將整個設(shè)計分為幾個部分，將各個部分設(shè)計成功之后進行整合，即可達到設(shè)計要求。</p><p>　　在經(jīng)過商討之后，我們認為我們可以將其劃分為光電轉(zhuǎn)化部分，計時部分，計數(shù)部分，顯示部分。其中光電轉(zhuǎn)化部分是將紅外發(fā)

4、光二極管和光敏三極管所產(chǎn)生的物理信號并用施密特觸發(fā)器將其轉(zhuǎn)化為整個系統(tǒng)可以處理的電脈沖信號?？刂齐娐穫?cè)是將光電轉(zhuǎn)化部分的得到的電信號再有效時間內(nèi)控制性的輸入到計數(shù)部分。計數(shù)部分是將在有效時間段內(nèi)接收到的有效信號進行累加計數(shù)，并且在每次計數(shù)結(jié)束時自動完成完成清零。顯示部分則是將一個計數(shù)周期內(nèi)得到的轉(zhuǎn)速進行鎖存，并且顯示輸出。</p><p>　　在該設(shè)計中盡可能選用較少類型的芯片，方便使用，同時對于一些芯片較多，容

5、易導(dǎo)致線路繁鎖的問題，電路設(shè)計盡量采用模塊布局，力求連線簡潔、美觀，邏輯功能清晰、有條理。</p><p>　　這份課程設(shè)計報告詳細描述了紅外測速儀各個模塊的功能和實現(xiàn)原理，給出每個模塊的電路圖。同時，介紹了設(shè)計方案，能夠讓讀者更深入了整個設(shè)計流程。</p><p>　　在這個實驗中，用到了多個芯片，為了防止混淆，標(biāo)明了芯片名稱，這樣可使讀者一目了然這個電路中所有芯片的作用，使電路清晰明了

6、。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 概述4</b></p><p>　　1.1 設(shè)計題目4</p><p>　　1.2 設(shè)計任務(wù)和要求4</p><p>　　1.3 總體設(shè)計方案4</p><p>&l

7、t;b>　　2硬件設(shè)計5</b></p><p>　　2.1光電轉(zhuǎn)換電路5</p><p>　　2.2 計時電路6</p><p>　　2.3 計數(shù)電路6</p><p>　　2.4 施密特觸發(fā)器7</p><p><b>　　3 需要的器件8</b></p&g

8、t;<p><b>　　4 設(shè)計體會9</b></p><p><b>　　5 參考文獻10</b></p><p><b>　　1 概述</b></p><p><b>　　1.1 設(shè)計題目</b></p><p>　　本文是利用紅外發(fā)

9、光二極管、光敏三極管作為速度轉(zhuǎn)換裝置和一些芯片構(gòu)成的數(shù)字式紅外測速儀。</p><p>　　1.2 設(shè)計任務(wù)和要求</p><p>　　1) 用紅外發(fā)光二極管、光敏三極管作為速度轉(zhuǎn)換裝置。</p><p>　　2) 測速范圍：10 – 990轉(zhuǎn)/分。</p><p>　　3) 兩位數(shù)字顯示，顯示不允許閃爍。</p><p&

10、gt;　　1.3 總體設(shè)計方案</p><p>　　在設(shè)計光電轉(zhuǎn)換電路時我們想象用紅外發(fā)光二極管固定于旋轉(zhuǎn)物體定軸上，在轉(zhuǎn)軸上安裝一遮光板，板上打一個小孔，當(dāng)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)時，發(fā)光二極管、小孔、光敏三極管在一條直線上，即有紅外光通過，其他時間則由于擋板作用，沒有光通過，光敏電阻接收紅外光轉(zhuǎn)化為一個脈沖，產(chǎn)生一個脈沖說明轉(zhuǎn)一圈。這樣只需要測量一分鐘內(nèi)光敏三極管輸出脈沖個數(shù)，就知道轉(zhuǎn)速了，其中我們還利用施密特觸發(fā)器將光敏三

11、極管產(chǎn)生的脈沖轉(zhuǎn)化為了方波。</p><p>　　在設(shè)計計時電路時，我們利用了10HZ的555定時器和兩片74LS160芯片構(gòu)成了計時電路。并將兩片74LS160組成了一個60進制的計數(shù)器。</p><p>　　計數(shù)電路同樣是利用了兩片74LS160芯片構(gòu)成了一個99進制的計數(shù)器。</p><p>　　顯示電路就是利用七段式數(shù)碼顯示器將數(shù)據(jù)顯示出來。</p&g

12、t;<p><b>　　2硬件設(shè)計</b></p><p><b>　　2.1光電轉(zhuǎn)換電路</b></p><p>　　利用紅外發(fā)光二極管和光敏三極管所產(chǎn)生的信號形成脈沖。</p><p><b>　　圖1光電轉(zhuǎn)電路</b></p><p>　　紅外發(fā)光二極管固定

13、于旋轉(zhuǎn)物體定軸上，在轉(zhuǎn)軸上安裝一遮光板，板上打一個小孔，當(dāng)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)時，發(fā)光二極管、小孔、光敏三極管在一條直線上，即有紅外光通過，其他時間則由于擋板作用，沒有光通過，光敏電阻接收紅外光轉(zhuǎn)化為一個脈沖，產(chǎn)生一個脈沖說明轉(zhuǎn)一圈。這樣只需要測量一分鐘內(nèi)光敏三極管輸出脈沖個數(shù)，就知道轉(zhuǎn)速了，兩者是等價的，</p><p>　　即 </p><p>　　脈沖頻率f

14、= 轉(zhuǎn)速n</p><p><b>　　2.2 計時電路</b></p><p>　　該電路用了10HZ的555定時器，并且兩個74LS160的芯片是60進制，因此達到60時剛好過了6s，所以得出的轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)是10倍。</p><p><b>　　圖2計時電路</b></p><p><b>

15、　　2.3 計數(shù)電路</b></p><p>　　采用了2片十進制計數(shù)器74LS160D，可對輸入脈沖信號進行計數(shù)，輸出結(jié)果即為所測轉(zhuǎn)速。</p><p>　　而且計數(shù)至99時自動清零，即實現(xiàn)了測速范圍 10~990轉(zhuǎn)/分（6s鐘10倍）。當(dāng)計數(shù)為99時，給出低電平將2片74LS160D全部清零，以等待下一個脈沖信號重新計數(shù)。</p><p><b

16、>　　圖3 計數(shù)電路</b></p><p>　　2.4 施密特觸發(fā)器</p><p>　　根據(jù)光敏三極管對光照的強度的敏感性來控制集電極電流的大小，通過射擊輸出轉(zhuǎn)化為電壓的變化。但是因為輸出并不是標(biāo)準(zhǔn)的方波，為了獲得比較好的方波，需要對輸出光敏三極管整形，整形電路選用施密特觸發(fā)器</p><p><b>　　圖4施密特觸發(fā)器</b

17、></p><p><b>　　3 需要的器件</b></p><p>　　紅外發(fā)光二極管、光敏三級管、十進制計數(shù)器74LS160D、555定時器、施密特觸發(fā)器、顯示數(shù)碼管以及各種直流電源、電阻、與或非門等。</p><p><b>　　4 設(shè)計體會</b></p><p>　　通過本次課程設(shè)

18、計，使我對紅外測速儀的基本原理有了初步的認識，同時也掌握了電子線路設(shè)計的基本思想和方法?？筛鶕?jù)設(shè)計目的和用途確定電路方案，再畫出原理圖選擇所需元器件，然后按原理圖上的結(jié)構(gòu)連接電路中的導(dǎo)線，在連接中并調(diào)試。使我充分的發(fā)揮了自己的想像力，知道而進，不斷進取，只有這樣才能獲得成功。另外在接線時一定要認真，仔細，耐心，且一步一步地檢查分析，避免犯錯誤。</p><p>　　并且通過這幾天的數(shù)電實習(xí)，使發(fā)現(xiàn)了自己學(xué)習(xí)中的很

19、多不足，同時也是我對于數(shù)電的學(xué)習(xí)和認識上升到了一個不一樣的高度。更加使我認識到數(shù)電這門課如果單純的用理論化的語言來描述是很枯燥的也是很抽象的，但是如果實際動手操作就會發(fā)現(xiàn)自己的不足，因此本周課程設(shè)計是在理論的高度之上進行實踐操作，當(dāng)然也只能夠有充分的掌握理論知識才能夠更好的進行實踐。數(shù)字電路作為將現(xiàn)實中的各種不規(guī)則信號轉(zhuǎn)化為計算機可以識別的信號的橋梁，對于我的計算機課程的學(xué)習(xí)起到了至關(guān)重要的作用。</p><p>

20、;　　電子電路的課程設(shè)計即將結(jié)束，通過幾天的學(xué)習(xí)讓我明白學(xué)習(xí)當(dāng)中遇到的困難只有通過自己的努力才能讓自己對所學(xué)的知識掌握的牢固。</p><p><b>　　5 參考文獻</b></p><p>　　[1]閻石主編.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.5</p><p>　　[2]謝云等.現(xiàn)代電子技術(shù)實踐課程指導(dǎo)[M

21、].北京：機械工業(yè)出版社，2003.2.</p><p>　　[3]周譽昌.電工電子技術(shù)實驗[M].北京：高等教育出版社，2007.3</p><p><b>　　附1系統(tǒng)原理圖</b></p><p><b>　　圖5計時電路</b></p><p><b>　　圖6紅外測速電路<