模擬飲料易拉罐自動計(jì)數(shù)且數(shù)顯計(jì)

1、專業(yè)技能訓(xùn)練3課程設(shè)計(jì)報(bào)告 設(shè)計(jì)課題： 模擬飲料易拉罐自動計(jì)數(shù)且數(shù)顯計(jì)數(shù)裝置設(shè)計(jì)專業(yè)班級：12電信本1班 學(xué)生姓名： 鐘吉森 學(xué)號： 120802054 指導(dǎo)教師： 李 秋 生 設(shè)計(jì)時(shí)間：2014.7.1-2014.7.9 模擬飲料易拉罐自動計(jì)數(shù)且數(shù)顯計(jì)數(shù)裝置設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求選取必要的元件，設(shè)計(jì)、制作能對大、小飲料易拉罐自動計(jì)數(shù)且數(shù)顯計(jì)數(shù)的模擬裝置。生產(chǎn)單位常采用紅外自動計(jì)數(shù)裝置，將裝有飲料的易拉罐放在馬達(dá)帶動的傳動帶上，在傳動帶運(yùn)動的過程中讓每罐易拉罐依次同一方向地穿過紅外發(fā)射、接收系統(tǒng)，形成計(jì)數(shù)脈沖，然后計(jì)數(shù)脈沖經(jīng)電路加工、計(jì)數(shù)，再數(shù)顯易拉罐計(jì)數(shù)結(jié)果，則就知道其生產(chǎn)量。（1）設(shè)計(jì)所需

2、的直流電源。 作品接入電源，電源指示燈（綠燈）亮。手動清零，顯示“0”。（2）能區(qū)分大小飲料易拉罐（用校園卡模擬，長邊通過時(shí)模擬大易拉罐，通過一次亮一次紅燈，短邊通過時(shí)模擬小易拉罐，通過一次亮一次綠燈），并分別用一位數(shù)碼管顯示計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)從0-8，超過8以后計(jì)數(shù)停止，必須清零方可新一輪計(jì)數(shù)。（3）制作時(shí)將紅外發(fā)射、接收系統(tǒng)安置在作品的萬能板或PCB板上，二者保持1cm的距離。 2、 方案設(shè)計(jì)與論證1方案設(shè)計(jì)  方案論證：通過紅外發(fā)射接收系統(tǒng)，當(dāng)有物件經(jīng)過時(shí)遮擋住發(fā)射管，接收管電平降低，從而實(shí)現(xiàn)電信號的轉(zhuǎn)換，通過555組成的斯密特觸發(fā)器對信號脈沖整形，輸入到CD4011計(jì)數(shù)和譯碼。3、

3、單元電路設(shè)計(jì)及相關(guān)元器件介紹1、紅外對管 紅外對管是線發(fā)射管與光敏接收管的組合，接收管將號（不可見光）轉(zhuǎn)換成電信號一般是接收、放大、解調(diào)一體頭，紅外信號經(jīng)接收管解調(diào)后，數(shù)據(jù) “0”和“1”的區(qū)別通常體現(xiàn)在高低電平的時(shí)間長短或信號周期上。透明管為紅外發(fā)射，黑色管為接收，當(dāng)兩者之間有遮擋物時(shí)黑色管輸出為高電平。2、CD40110 CD40110 為十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器/鎖存器/譯碼器/驅(qū)動器，具有加減計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器狀態(tài)鎖存，七段顯示譯碼輸出等功能，并能直接驅(qū)動小型七段LED數(shù)碼管。R（5腳）為清零端，R1時(shí)，計(jì)數(shù)器異步清零。  CP為時(shí)鐘端，CPu（9腳）為加法計(jì)數(shù)時(shí)鐘，C

4、PD（7腳）為減法計(jì)數(shù)時(shí)鐘。 Qco（10腳）加計(jì)數(shù)進(jìn)位輸出，QBO（11腳）減計(jì)數(shù)借位輸出。 TB（4腳）為觸發(fā)器使能端，TE0時(shí)，計(jì)數(shù)器工作，TE1時(shí)，計(jì)數(shù)器處于禁止?fàn)顟B(tài)，即不計(jì)數(shù)。 LE（6腳）為鎖存控制端，LE1，顯示數(shù)據(jù)保持不變，但它的內(nèi)部計(jì)數(shù)器仍正常工作。 a，b，c，d，e，f，g（1，15，14，13，12，3，2腳）為信號輸出端，與七段顯示器連接3、555脈沖整形電路（斯密特觸發(fā)器） 該電路的主要作用是脈沖整形4、 LED數(shù)碼管 將多只LED的陰極連在一起即為共陰式，而將多只LED的陽極連在一起即為共陽式。以共陰式為例，如把陰極接地，在

5、相應(yīng)段的陽極接上正電源，該段即會發(fā)光。當(dāng)然，LED的電流通常較小，一般均需在回路中接上限流電阻。設(shè)計(jì)要求計(jì)數(shù)到8停止，然后手動清零。用四輸入與非門作為選擇數(shù)字8的特性段位作為反饋信息輸入到40110四腳停止計(jì)數(shù)，特性段位為bceg。四、功能原理圖及說明2、說明兩個紅外感應(yīng)系統(tǒng)豎直安放，單獨(dú)下部分紅外接收裝置為小（矮）易拉罐信號輸入端，當(dāng)矮易拉罐只遮擋住下邊紅外系統(tǒng)時(shí)輸出高電平信號，另一腳輸入為高電平經(jīng)過異或門后，同高為低從而觸發(fā)555產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)脈沖，當(dāng)大易拉罐（高）經(jīng)過時(shí)會遮擋住兩個紅外接收系統(tǒng)，上邊紅外系統(tǒng)經(jīng)過一個反向器轉(zhuǎn)換為低電平從而觸發(fā)555脈沖整形，上邊計(jì)數(shù)，于此同時(shí)上邊產(chǎn)生的低電平信號

6、反饋到下邊異或門輸入端，阻止了下邊計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，從而區(qū)別開了大小高矮易拉罐。2部分清單表附：可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源元件清單如下元件序號型號主要參數(shù)數(shù)量單價(jià)U1保險(xiǎn)管1A1T1變壓器1D1D6二極管1N40078LED1、2發(fā)光二極管2C1、C2電解電容3300uF/50V2C3、C4電解電容0.22uF/50V2C5、6電解電容10 uF/50V2C7、8電解電容0.1 uF/50V2C9、10電解電容0.47uF/50V2U3三端口穩(wěn)壓器LM7912-12V1U2三端口穩(wěn)壓器LM7812+12V1U2三端口穩(wěn)壓器LM3171.2537V1R1.R2、R4電阻1K若干R5電位器5K1功能部分元件清單

7、元件型號參數(shù)數(shù)量單價(jià)R2R210k1R4,R8R4,R83302C350v0.1uf50v0.1uf1U2,U340110401102U45555552U574LS0074LS001U174LS2074LS201U1074LS8674LS861D1，D1LEDBLUE,RED2IRL1,IRL2紅外接收發(fā)送3.實(shí)際焊出電路板圖：（1）電路板正面 (2)電路板反面 五、安裝與調(diào)試1.直流電源的安裝 首先在變壓器的原邊接入保險(xiǎn)管，以防電路短路損壞變壓器或其他元器件，各元器件按理論電路圖正確焊接，注意布局緊密，不出現(xiàn)虛焊或漏焊。 先選好適當(dāng)大小的電路板，再合理布局。 2.主要電路的安裝 安裝：根據(jù)電

8、路圖安裝電路，圖中反向器用二輸入與非門74ls00代替，盡量排布均勻?qū)ΨQ美觀，但也不能影響電路性能，要求簡明，易檢測。圖布局好電路，之后焊接好電路板。靜態(tài)調(diào)試：用萬用表對電路板進(jìn)行靜態(tài)測試，目的主要是為了防止虛焊或者漏焊。動態(tài)調(diào)試：性能測試與分析。接通電源，在實(shí)驗(yàn)板上可以看到應(yīng)得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，能區(qū)分大小飲料易拉罐（用校園卡模擬，長邊通過時(shí)模擬大易拉罐，通過一次亮一次紅燈，短邊通過時(shí)模擬小易拉罐，通過一次亮一次綠燈），并分別用一位數(shù)碼管顯示計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)從0-8，超過8以后計(jì)數(shù)停止，必須清零方可新一輪計(jì)數(shù)。六、結(jié)論與心得此次課程設(shè)計(jì)老師給了參考圖，給出的參考圖只有一個紅外感應(yīng)系統(tǒng)，只實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能但并沒

9、有區(qū)別大小功能，經(jīng)過和同學(xué)的激烈爭論和探討做出了如上設(shè)計(jì)，理論上此設(shè)計(jì)完全可行，在思考問題的時(shí)候，很多同學(xué)受出題者大小長短邊的影響，再加上手工電路板的平面特性總是的局限于兩個紅外系統(tǒng)水平放置，當(dāng)從大小易拉罐直徑差異來區(qū)分時(shí)，同學(xué)們即使加了異或門作為區(qū)別還是產(chǎn)生了懷疑，因?yàn)楫?dāng)水平放置時(shí)，大易拉罐緩緩而過兩個紅外系統(tǒng)總有一次單獨(dú)遮擋的時(shí)候，這時(shí)異或門并沒有使下邊計(jì)數(shù)器停止，反而會緊跟其后加一。當(dāng)我們考慮大小易拉罐，高矮區(qū)別時(shí)這個問題完全不存在，大易拉罐同時(shí)駛離兩個紅外系統(tǒng)，這就不存在兩端信號不同步的問題，因此，此次課程設(shè)計(jì)思維很重要。建議：此次課程設(shè)計(jì)實(shí)用性很強(qiáng)，意義很大，實(shí)際要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求并不難，如果老師能夠稍微點(diǎn)撥，我們將進(jìn)行的更加順利，此次課程設(shè)計(jì)安排在放假前幾天同學(xué)們回家心切，不在狀態(tài)。并不能很好很用心的去理解和探究，大家都做的比較潦草，錯誤很多。建議老師對此稍加重視。7、 參考文獻(xiàn) 1、電工電子實(shí)踐指導(dǎo)（第三版），王港元主編，江西科學(xué)技術(shù)出版社（2009） 2、