《紅外計數(shù)器》word版.doc

紅外計數(shù)器設計報告學院：機械與電子工程學院班級：10應電1班小組成員：指導老師：關鍵字：紅外發(fā)射與接收 555定時器 可逆計數(shù)器 數(shù)碼管目錄一、系統(tǒng)設計 31、總體設計思路 32、主要電路原理分析 4 （1）電源模塊 4（2）光電輸入電路的設計 4（3）計數(shù)器 5（4）顯示電路 5（5）穩(wěn)定模塊(防止抖動和調節(jié)靈敏度) 6二、系統(tǒng)測試 10三、結論 11四、心得體會五、附錄 12一、系統(tǒng)設計1、總體設計思路紅外計數(shù)器電路的工作原理是：該電路由光電輸入電路，脈沖形成電路和計數(shù)與顯示電路等組成，利用被檢測物對光束反射，從而檢測物體的有無。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測。紅外對射管將輸入電流在發(fā)射器上轉換為光信號射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強弱或有無對目標物體進行探測。每當物件通過紅外對射管中間一次，紅外光被遮擋一次，光電接收管的輸出電壓發(fā)生一次變化，這個變化的電壓信號通過放大和處理后，形成計數(shù)脈沖，去觸發(fā)一個十進制計數(shù)器，便可實現(xiàn)對物件的計數(shù)統(tǒng)計。根據(jù)題目的要求，結合考慮過確定了此系統(tǒng)的設計方案，圖B-2-1所示即為此系統(tǒng)原理框圖穩(wěn)壓電源譯碼器LED光檢測脈沖發(fā)生器計數(shù)器它包括脈沖發(fā)生器、計數(shù)器、顯示電路等幾個模塊組成。計數(shù)器完成99次計時功能，譯碼顯示當前的計數(shù)值。 2、主要電路原理分析（1）電源模塊。5V穩(wěn)定直流電，作為光電輸入電路、脈沖形成電路(比較器)和計數(shù)電路與顯示電路的工作電源.（2）光電輸入電路的設計。1 ：紅外對射管的工作原理 利用紅外線的物理性質來進行測量的傳感器。紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質。任何物質，只要它本身具有一定的溫度（高于絕對零度），都能輻射紅外線。紅外線傳感器測量時不與被測物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且有靈敏度高，響應快等優(yōu)點。 紅外線傳感器包括光學系統(tǒng)、檢測元件和轉換電路。光學系統(tǒng)按結構不同可分為透射式和反射式兩類。檢測元件按工作原理可分為熱敏檢測元件和光電檢測元件。熱敏元件應用最多的是熱敏電阻。熱敏電阻受到紅外線輻射時溫度升高，電阻發(fā)生變化，通過轉換電路變成電信號輸出。光電檢測元件常用的是光敏元件，通常由硫化鉛、硒化鉛、砷化銦、砷化銻、碲鎘汞三元合金、鍺及硅摻雜等材料制成。2：光電輸入電路紅外對射管將輸入電流在發(fā)射器上轉換為光信號射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強弱或有無對目標物體進行探測。每當物件通過紅外對射管中間一次，紅外光被遮擋一次，光電接收管的輸出電壓發(fā)生一次變化.3：光電輸入電路原理圖（3）波形變換（1）NE555介紹1地 GND 2觸發(fā) 3輸出 4復位 5控制電壓 6門限(閾值） 7放電 8電源電壓Vcc555引腳圖 （2）施密特觸發(fā)器（脈沖整形電路）施密特觸發(fā)器是數(shù)字系統(tǒng)中最常見的的電路之一，它可以將緩慢變化的脈沖波形變換成數(shù)字電路中所需要的矩形脈沖，他的觸發(fā)方式是電平觸發(fā)。 施密特觸發(fā)器構成的整形（3）計數(shù)器74LS192是同步十進制計數(shù)器，具有進位和借位輸出端。當需要進行多級擴展連接時，只要將前級的端接到下一級的CP+端，端接到下一級的CP-端即可。74LS192功能表：操作1清零00置數(shù)110加計數(shù)110減計數(shù)1110保持此系統(tǒng)計數(shù)器由兩片74LS192制可逆計數(shù)器構成。秒脈沖接在個位計數(shù)器的減脈沖輸入端，利用個位的減借位位與十位計數(shù)器相連，實現(xiàn)計數(shù)器之間的級聯(lián)。利用預置數(shù)端實現(xiàn)異步置數(shù)，利用清零端MR實現(xiàn)直接清零。計數(shù)器電路連接圖如圖B-2-4所示（3）顯示電路顯示電路由譯碼器74LS48與7段共陰數(shù)碼管組成。74LS48輸入信號為BCD碼，輸出端為a、b、c、d、e、f、g共7線，另有3條控制線。端為測試端，當時，無論輸入端A、B、C、D為何值，ag輸出全為高電平，使7段顯示器件顯示“8”字型，此功能用于測試器件。端為滅零輸入端。在，條件下，當輸入A、B、C、D=0000時，輸出ag全為低電平，可使共陰LED顯示器熄滅。但當輸入A、B、C、D不全為零時，仍能正常譯碼輸出，使顯示器正常顯示。RBO端為消隱輸入端。該輸入端具有最高級別的控制權，當該端為低電平時，不管其他輸入端為何值，輸出端ag均為低電平，這可使共陰顯示器熄滅。另外，該端還有第二功能滅零信號輸出端。當該位輸入的A、B、C、D=0000時，此時輸出低電平；若該位輸入的A、B、C、D不等于零，則輸出高電平。顯示電路原理圖如圖B-2-5所示，三個控制端口全部接高，只用74LS48的譯碼輸出功能，74LS484個輸入端連接74LS192計數(shù)器的輸出端，7個輸出端連接7段數(shù)碼管ag輸入端。圖B-2-574ls48功能表功能或數(shù)字輸入輸出顯示字形abcdefg滅燈00000000滅燈試燈0111111118動態(tài)滅燈10000000000000滅燈0110000111111100110001101100001210010111011012310011111110013410100101100114510101110110115610110100111116710111111100007811000111111118911001111110119101101010001101無效輸出111101110011001121110010100011131110111001011141111110001111151111110000000數(shù)碼管該實驗電路采用的是共陰數(shù)碼管，顯示099的數(shù)字。三、系統(tǒng)測試1、觀察數(shù)碼管結果如表次數(shù)結果誤差（S）1計數(shù)不穩(wěn)定有2計數(shù)不穩(wěn)定有3計數(shù)不穩(wěn)定有4計數(shù)穩(wěn)定，但精度不好，紅外對管的距離很小有注：由于測量設備原因誤差在所難免。2、測試結果各電路測試結果如表：電路結果脈沖模塊輸出的脈沖不穩(wěn)定計數(shù)器模塊能實現(xiàn)技術脈沖譯碼顯示模塊能實時顯示計數(shù)在調試中，遇到了以下幾個問題：接通電源后，擋住光電開關，但是數(shù)字顯示管不會計數(shù)；電路焊好后，出現(xiàn)的錯誤是：LED的f段不能亮，而且不能正常計數(shù)，輸出端不能正常輸出脈沖。對應解決方案：檢查電路，查看電路是否有引腳接通的現(xiàn)象，即用萬用表檢查是否有引腳接通，而導致數(shù)碼管總是多亮一段；光電開關可能正負極接反了，延長釋放電流的時間，以保證障礙物有足夠時間通過第二個紅外計數(shù)器；用萬用表測試各條接線的電壓，發(fā)現(xiàn)芯片的接線錯誤，因此LED的f段不能正常發(fā)亮，LED顯示器也不能正常計數(shù)以及開機清零。三、結論1、能夠實現(xiàn)非接觸式的計數(shù)統(tǒng)計功能； 2、電路基本要求內含紅外發(fā)射和接收裝置、計數(shù)顯示； 3、技術指標：a) 計數(shù)器能從0計數(shù)至99 b）紅外對管距離要不能達到3cm以上。四、心得體會1、了解常用傳感器的原理和應用，以及傳感器使用的注意事項及各種測試中不同傳感器的選擇方法。2、 培養(yǎng)具有綜合應用相關知識來解決測試問題的基礎理論；3、 培養(yǎng)在實踐中研究問題，分析問題和解決問題的能力；我們必須堅持理論聯(lián)系實際的思想，以實踐證實理論，從實踐中加深對理論知識的理解和掌握。實驗是