畢業(yè)設計（論文）-基于紅外發(fā)射—接收的轉速測量系統(tǒng).doc

武漢軟件工程職業(yè)學院2008級畢業(yè)設計課題名稱基于紅外發(fā)射-接收的轉速測量系統(tǒng)學生姓名學號班級光電0802班指導老師完成時間：2011年04月20日光電子與通信工程系目錄摘要1第一章、引言2（一）、項目背景2（二）、設計思路2第二章、熱釋電紅外探測防盜報警器工作原理3（一）、工作原理31、光電輸入電路與接收電路32、脈沖形成電路43、計數(shù)器與顯示電路5（二）、元器件選擇71、電壓比較器82、光耦合器103、計數(shù)器124、譯碼器145、數(shù)碼管15（三）、試驗現(xiàn)象18第三章、注意事項及制作心得19（一）、注意事項19（二）、制作心得20結束語21參考文獻22附錄23基于紅外發(fā)射接收的轉速測量系統(tǒng)第1頁共24頁摘要為了將機械或者人工計數(shù)方式變?yōu)殡娮佑嫈?shù)，并且采用LED數(shù)碼顯示，我們探究了紅外線發(fā)射與接收計數(shù)器。當有物體影響到紅外二極管的紅外線發(fā)射，通過集成電路來實現(xiàn)計數(shù)，它計數(shù)簡單直觀，可適用于諸多行業(yè)，以滿足現(xiàn)代生產，生活方式的需求。關鍵詞：紅外線計數(shù)器LED數(shù)碼顯示脈沖基于紅外發(fā)射接收的轉速測量系統(tǒng)第2頁共24頁第一章引言紅外發(fā)射-接收計數(shù)器是當有物體通過紅外發(fā)射二極管VD1和接收管VT1之間時，紅外線被擋住，從而引起電路電壓的變化，通過電壓比較器，光電耦合器件產生脈沖，控制計數(shù)器，計數(shù)器通過LED數(shù)碼顯示管顯示。（一）、項目背景在電子技術飛速發(fā)展的今天，電子產品的人性化和智能化已經非常成熟。其發(fā)展前景仍然不可估量。如今的人們需求的是一種能給生產和生活帶來方便的電子產品。在工農業(yè)生產中需要計數(shù)的產品很多，其給人們計數(shù)帶來了很多麻煩。利用遮斷式紅外控制原理，通過紅外發(fā)射器與接收器實現(xiàn)的計數(shù)器，給人們進行產品的自動計數(shù)帶來了方便。（二）、設計思路紅外線發(fā)射器發(fā)射紅外線，接收器接收由物體阻擋或直射的紅外線，進行計數(shù)。其應用紅外先發(fā)射電路產生，向外發(fā)射頭發(fā)射紅外線，紅外線接收直射或阻擋的紅外線信號并有放大電路進行多級放大，通過計數(shù)芯片分析，計算出遮擋的次數(shù)，再由數(shù)碼譯碼器翻譯，通過動態(tài)數(shù)字顯示方式顯示被測物體遮擋的次數(shù)?；诩t外發(fā)射接收的轉速測量系統(tǒng)第3頁共24頁第二章紅外線發(fā)射-接收技術器工作原理（一）、工作原理紅外線發(fā)射-接收計數(shù)器的工作原理包括電源、光電計數(shù)和計數(shù)顯示三大部分。1、光電輸入電路與接收電路圖2-1（1）、光電輸入電路該電路由紅外發(fā)射管和光電三極管組成。在該電路中，紅外發(fā)射管VD1是由9V直流電源通過R1的限流直接驅動的，這是因為在該電路中，發(fā)射光與接收管固定安置且距離較近。因此紅外發(fā)射管既不血藥通過脈沖驅動來提高發(fā)射功率和增大發(fā)射距離，又不需要通過改變頻率來區(qū)分控制頻道.這種電路結構既滿足了電路工作地需要，又使電路結構變的簡單。（2）、光電三極管接收電路光電三極管3DU12將發(fā)射管發(fā)送來的紅外光接收后轉化為信號電壓，并進行一級放大后輸出由光電三極管的特性可知，當它受光照射時，集電極輸出為低電平；當光被阻擋時，集電極輸出立即變?yōu)楦唠娖剑钃跷锿ㄟ^后輸出又變?yōu)榈碗娖?。這就是說，當一個物體從光電三極管與紅外發(fā)光管之間通過時，光電三極管的輸出端會輸出一個正向的脈沖電壓，該脈沖的寬度與物體通過的速度有關。基于紅外發(fā)射接收的轉速測量系統(tǒng)第4頁共24頁2、脈沖形成電路該電路由兩級電壓比較器、光耦合器和晶體管開關電路等組成。電壓比較器IC1-A、IC1-B由四電壓比較器（LM339）組成，它的兩個同相端作為比較基準端，并且被R3、R4分壓后偏置于/2，既4.5V，作為比較器的參考電壓。電壓比較器在電路結構上相當于一個增益不可調的運算放大器，它有一個同相輸入端（+）、一個反相輸入端（）和一個輸出端。如果以同相輸入端作為比較基準端，則當反相輸入端的電壓小于基準端的參考電壓時輸出端為高電平，當反相輸入端的電壓大于參考電壓時輸出端為低電平。圖2-2在該電路中，光電三極管的輸出端與第一電壓比較器IC1-A的反相輸入端（）相連，第一電壓比較器的輸出端與第二電壓比較器的反相輸入端（）相連。平時，光電三極管受光的照射，輸出端為低電平，這一低電平遠小于參考電壓（4.5V），所以IC1-A輸出高電平。這一高電平加至IC1-B的反相端并且高于參考電壓，使IC1-B輸出低電平。IC1-B的輸出端接光耦合器發(fā)光管的負極，使發(fā)光管發(fā)光，光耦合器4N35中的光電三極管導通，流過光電三極管的電流在R9上形成較高的電壓降。這一電壓經R9與R10分壓后加至VT2的基極，使VT2導通，其集電極輸出低電平。當接收光電管被物體遮擋后，它的輸出端變?yōu)楦唠娖?，通過兩級電壓比較器放大和光耦合器的處理使VT2截止，他的輸出端輸出高電平。阻擋物一走過后，VT2又導通，其集電極又變?yōu)榈碗娖?。這樣，每當光電三極管被物體遮擋一次，VT2的輸出端就會形成一個由低變高、再由高變低的過程。當這個（由高變低的）過程發(fā)生后，開關管VT2的集電極就會輸出一個脈沖電壓，基于紅外發(fā)射接收的轉速測量系統(tǒng)第5頁共24頁這個脈沖的下降沿就可作為計數(shù)器的計數(shù)脈沖輸入計數(shù)器的下降沿輸入端。當物體從紅外發(fā)射管與光電管之間一個個通過時，就會有一個個計數(shù)脈沖輸入計數(shù)器，于是計數(shù)器就將通過的物體統(tǒng)計出來。3、計數(shù)與顯示電路（1）、計數(shù)電路光電計數(shù)部分：當光敏三極管VT1接收到紅外發(fā)光二極管VD1射來的紅外光線時，其亮電流增大，內阻減小，集電極輸出低電平。計算公式如下；Ig=SgEU(2-1)Ic=Ig(2-2)Uc=Vcc-R2*Ic(2-3)故光敏三極管集電極輸出低電平。此低電平加到電壓比較器IC2-B的反向輸入端6腳，同時因IC2-B同向輸入端5腳經過R3,R4電阻分壓后，電壓為4.5V，因此6腳電壓小于5腳電壓，IC2-B的7腳輸出高電平。此高電平又加到比較器IC2-A的反相輸入端2腳，使2腳電壓高于同向輸入端3腳的電壓，比較器IC2-A的1腳輸出為低電平，此低電平使光電耦合器內藏發(fā)光管亮，對應的光敏管導通，三極管VT2也導通，VT2集電極輸出低電平。U5=R4/(R3+R4)*Vcc=4.5V(2-4)當有物體通過紅外發(fā)射二極管VD1和接受管VT1之間時，紅外線被擋住，VT1因無光照，其暗電流小于