生產(chǎn)線產(chǎn)品產(chǎn)量自動(dòng)計(jì)數(shù)器電路設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）課題名稱：生產(chǎn)線產(chǎn)品產(chǎn)量自動(dòng)計(jì)數(shù)器電路設(shè)計(jì)航空電子設(shè)備維修 專業(yè)學(xué)生姓名：趙繁指導(dǎo)老師：姚衛(wèi)華年 月 班 學(xué)號(hào) 29 技術(shù)職稱_ 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名：趙繁 班級(jí)：0813311. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 生產(chǎn)線產(chǎn)品產(chǎn)量自動(dòng)計(jì)數(shù)器電路設(shè)計(jì)2. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用的原始資料數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)技術(shù)要求：1、電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)；2、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)本設(shè)計(jì)要求發(fā)光器件和光接收器件之間的距離大于1m ，最大計(jì)數(shù)值為99，每計(jì)數(shù)100，用燈閃爍2s 指示一下，LED 數(shù)碼管顯示計(jì)數(shù)值，可上電自動(dòng)復(fù)位和外部手動(dòng)人工復(fù)位。3. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作內(nèi)容及完成時(shí)間：此設(shè)計(jì)采用組合與時(shí)序

2、邏輯電路, 采用模塊化方法設(shè)計(jì)電路圖。每計(jì)數(shù)一百LED 燈閃爍2s ，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出響聲作為提示音。日期：自年指導(dǎo)老師評(píng)語(yǔ)：_指導(dǎo)老師：_ 系主任：_摘要電子計(jì)數(shù)器在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。人類社會(huì)對(duì)電子計(jì)數(shù)器提出的越來(lái)越高的要求，電子計(jì)數(shù)器技術(shù)的發(fā)展和電子技術(shù)的高速發(fā)展密不可分，從而為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)則提供了堅(jiān)強(qiáng)的后盾。本電路設(shè)計(jì)是根據(jù)生活中的需要而設(shè)計(jì)出來(lái)的一種計(jì)數(shù)器。它適用于工廠生產(chǎn)流水線的計(jì)數(shù)和產(chǎn)品的包裝等方面，具有成本低、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。該模擬計(jì)數(shù)器用于工廠流水線計(jì)數(shù)，在數(shù)碼管上計(jì)數(shù)。當(dāng)物品計(jì)滿一定個(gè)數(shù)時(shí)，傳送帶停止傳送，燈閃爍2s 指示一下

3、，提醒工作人員操作。幾秒后，操作完成，傳送恢復(fù)工作，計(jì)數(shù)器重新計(jì)數(shù)，如此循環(huán)。系統(tǒng)用的變壓器, 是將220V 的交流市電降為12V 的安全電壓，經(jīng)過(guò)整流、濾波和7809集成穩(wěn)壓器穩(wěn)壓，輸出+9V的直流電壓, 作為系統(tǒng)的供電直流電源。電路主要是通過(guò)輸出+9V的直流電壓來(lái)對(duì)各個(gè)小模塊主控供電。由紅外線傳感器檢測(cè)產(chǎn)生模擬信號(hào)，通過(guò)NE555構(gòu)成施密特觸發(fā)器對(duì)傳感器模擬信號(hào)進(jìn)行波形整形，信號(hào)進(jìn)入 進(jìn)行計(jì)數(shù)、譯碼、驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，最終通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。關(guān)鍵詞：計(jì)數(shù)器、譯碼、驅(qū)動(dòng)。目錄畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) . 2摘要 . 3關(guān)鍵詞 . 3一、設(shè)計(jì)要求及技術(shù)指標(biāo) . 6二、光電計(jì)數(shù)器簡(jiǎn)介 . 6三、設(shè)計(jì)方案

4、 . 7四、主要設(shè)計(jì)思路 . 7五、主要原件介紹 . 85.1、74LS190簡(jiǎn)介 . 85.2、74LS47譯碼器簡(jiǎn)介 . 95.3、數(shù)碼管 . 115.4集成555定時(shí)器 . 125.5、74LS00與非門 . 145.6、74LS08管腳圖如圖10所示： . . 145.7、三端集成穩(wěn)壓器 . 145.8、整流橋 . 15六、設(shè)計(jì)電路 . 156.1、計(jì)數(shù)、譯碼、顯示及上電和手動(dòng)清零電路 . 156.2、單穩(wěn)態(tài)電路 . 176.3、方波發(fā)生器 . 186.4、驅(qū)動(dòng)電路 . 196.5電源電路 . 20總電路圖. 21原件清單. 21參考文獻(xiàn). 21總結(jié) . 25一、設(shè)計(jì)要求及技術(shù)指標(biāo)1、

5、發(fā)光器件和光接收器件之間的距離大于1m 。2、有抗干擾技術(shù)，防止背景光或瓶子抖動(dòng)產(chǎn)生誤計(jì)數(shù)。3、最大計(jì)數(shù)值為99。4、每計(jì)數(shù)100，用燈閃爍2s 指示一下。5、LED 數(shù)碼管顯示計(jì)數(shù)值。6、可上電自動(dòng)復(fù)位和外部手動(dòng)人工復(fù)位。二、光電計(jì)數(shù)器簡(jiǎn)介在啤酒、汽水和罐頭等灌裝生產(chǎn)線上，常常需要對(duì)隨傳送帶傳送到包裝處的成品瓶進(jìn)行自動(dòng)計(jì)數(shù)，以便統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量或?yàn)橛?jì)算機(jī)管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。光電計(jì)數(shù)器是通過(guò)紅外線發(fā)射和接收進(jìn)行計(jì)數(shù)，有直射式和反射式兩種，通常用于流水線作業(yè)工件計(jì)數(shù)。直射式的發(fā)射、接收分體，發(fā)生器和接收器分別置于流水線兩邊，中間沒(méi)有阻擋時(shí)發(fā)射器的紅外線射到接收器，接收器收到發(fā)射來(lái)的紅外線，經(jīng)相反處理使之沒(méi)

6、有信號(hào)輸出，有工件經(jīng)過(guò)時(shí)擋住光路，接收機(jī)失去紅外線信號(hào)的便輸出一個(gè)脈沖信號(hào)到運(yùn)算累加器進(jìn)行計(jì)數(shù)。發(fā)射式是發(fā)射、接收同體，置流水線一邊，前面沒(méi)有工件往下流時(shí)，發(fā)射器發(fā)出的紅外線直接射出沒(méi)有發(fā)射，接收器沒(méi)有接收到反射來(lái)的紅外線信號(hào)沒(méi)有輸出。有工件經(jīng)過(guò)時(shí)擋住光電路使發(fā)射器發(fā)出的紅外線信號(hào)發(fā)射到接收器上，接收器接收到反射來(lái)的紅外線信號(hào)便輸出一個(gè)脈沖信號(hào)到運(yùn)算累加器進(jìn)行計(jì)數(shù)。三、設(shè)計(jì)方案采用組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路實(shí)現(xiàn)電路框圖如圖1所示， 圖1四、主要設(shè)計(jì)思路沒(méi)有瓶子擋光時(shí)，光接收電路輸出低電平，有瓶子擋光時(shí)，光接收電路輸出高電平。所以每當(dāng)有一個(gè)瓶子通過(guò)時(shí)，光電轉(zhuǎn)換電路輸出一個(gè)正脈沖通過(guò)單穩(wěn)態(tài)電路給計(jì)

7、數(shù)電路，計(jì)數(shù)電路累加計(jì)數(shù)。由于當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到99后，若再有瓶子通過(guò)，由555組成的單穩(wěn)態(tài)電路便會(huì)輸出一個(gè)持續(xù)時(shí)間為2s 的高電平脈沖，與另一個(gè)由555組成的方波發(fā)生器電路一起經(jīng)過(guò)一個(gè)與門以及三極管驅(qū)動(dòng)后使LED 燈閃爍2s ，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出響聲作為提示音。此設(shè)計(jì)采用組合與時(shí)序邏輯電路, 采用模塊化方法設(shè)計(jì)電路圖，易于實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的檢查，且制作成本較低。但其運(yùn)用了較多的模擬器件，比較容易受到外界的影響。五、主要元件介紹5.1、74LS190簡(jiǎn)介74LS190為十進(jìn)制同步加/減計(jì)數(shù)器74LS190。其管腳圖和功能表如圖2和圖3所示： 圖2 74LS190管腳圖 圖3 74LS190功能表74LS190

8、的預(yù)置是異步的，當(dāng)置入控制端（ LD ）為低電平時(shí)，不管時(shí)鐘CP 的狀態(tài)如何，輸出端（Q 0Q 3）即可預(yù)置成與數(shù)據(jù)輸入端（D 0D 3）相一致的狀態(tài)。74LS190 的計(jì)數(shù)是同步的，靠CP 加在4 個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)。當(dāng)計(jì)數(shù)控制端（CT ）為低電平時(shí)，在CP 上升沿作用下Q 0Q 3同時(shí)變化，從而消除了異步計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。當(dāng)計(jì)數(shù)方式控制（U /D）為低電平時(shí)進(jìn)行加計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)方式控制（U /D）為高電平時(shí)進(jìn)行減計(jì)數(shù)。只有在CP 為高電平時(shí)CT 和U /D 才可以跳變。74LS190 有超前進(jìn)位功能。當(dāng)計(jì)數(shù)溢出時(shí)，進(jìn)位/錯(cuò)位輸出端（CO/BO）輸出一個(gè)低電平脈沖，其寬度為CP 脈沖周期的

9、高電平脈沖；行波時(shí)鐘輸出端（ RC ）輸一個(gè)寬度等于CP 低電平部分的低電平脈沖。利用 RC 端，可級(jí)聯(lián)成N 位同步計(jì)數(shù)器，當(dāng)采用并行CP 控制時(shí)，則將RC 接到后一級(jí)CT ；當(dāng)采用并行CT 控制時(shí)，則將RC 接到后一級(jí)CP 。我們的設(shè)計(jì)中也用到了這個(gè)功能。5.2、74LS47譯碼器簡(jiǎn)介74LS47管腳圖和功能表如圖4和圖5所示： 圖4 74LS47管腳圖圖5 74LS47功能表74LS47是驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)極LED 數(shù)碼管的譯碼驅(qū)動(dòng)器。為了直接驅(qū)動(dòng)指示燈，74LS47的輸出端是低電平作用的，即輸出為0是，對(duì)應(yīng)的字段點(diǎn)亮；輸出為1時(shí)，對(duì)應(yīng)的字段熄滅。譯碼器有4個(gè)使能端，燈測(cè)試輸入LT 、靜態(tài)滅燈輸入B

10、I 、動(dòng)態(tài)滅零輸入RBI 、動(dòng)態(tài)滅零輸出RBO 。當(dāng)LT 接低電平且BI /RBO 端接高電平時(shí)，譯碼器各段輸出低電平，數(shù)碼管七段全亮，RBI 是動(dòng)態(tài)滅零輸入使能端，LT =1，RBI =0時(shí)，如果輸入數(shù)碼DCBA=0000，譯碼器各段輸出端均為高電平，數(shù)碼不顯示數(shù)字，并且滅零輸出RBO 為0。利用RBI 端，可對(duì)無(wú)意義的零進(jìn)行消隱。BI 是靜態(tài)滅燈輸入使能端，它與滅零輸出RBO 共用一 個(gè)輸出端，當(dāng)BI =0，不論DCBA 為何值狀態(tài)，譯碼器各段輸出均為高電平，顯示器各段均不亮，利用BI 可對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行熄滅或工作控制。RBO是動(dòng)態(tài)滅零輸出，當(dāng)RBI =0LT =1，DCBA=0000時(shí)，表示

11、譯碼器出于滅零狀態(tài)，此時(shí)BI /RBO 為輸出端，輸出RBO =0。RBO 端的設(shè)置主要用于多個(gè)譯碼器級(jí)聯(lián)時(shí)，對(duì)無(wú)意義的零消隱。在本次的設(shè)計(jì)中，我們用動(dòng)態(tài)滅零端實(shí)現(xiàn)零消隱。 5.3、數(shù)碼管 圖6 數(shù)碼管管腳圖中小型的熒光數(shù)碼管和發(fā)光二極管顯示器多采用七段形式顯示。熒光數(shù)碼管是一種真空管，其外形引腳如上圖所示，燈絲兼作陰極，陽(yáng)極由涂發(fā)光物質(zhì)的材料制成，其形狀為a 、b 、c 、d 、e 、f 、g ，七個(gè)筆畫(huà)段構(gòu)成的8字，也可增加一個(gè)點(diǎn)狀顯示燈表示小數(shù)點(diǎn)。陽(yáng)極與陰極之間設(shè)有柵極，當(dāng)燈絲加熱時(shí)發(fā)射電子，經(jīng)加20V 電壓的柵極加速后撞擊到陽(yáng)極，如該陽(yáng)極接有20V 高壓則發(fā)出熒光；若該陽(yáng)極未接高壓則不

12、發(fā)熒光，由此顯示相應(yīng)的字形。七 段發(fā)光二極管顯示器的原理與熒光顯示器相似，用七個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成a 、b 、c 、d 、e 、f 、g 七個(gè)筆畫(huà)段，并分為共陽(yáng)極和共陰極兩種連接方法。共陽(yáng)極是將七個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極接在一起并接在正電源上，陰極接到譯碼器的各輸出端，當(dāng)哪個(gè)發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)對(duì)應(yīng)的那個(gè)發(fā)光二極管就導(dǎo)通發(fā)光。共陰極則是將七個(gè)發(fā)光二極管的陰極聯(lián)在一起并接地，陽(yáng)極譯碼器的各輸出端，哪一個(gè)陽(yáng)極為高電平時(shí)對(duì)應(yīng)的那個(gè)二極管就發(fā)光。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中用到的是共陽(yáng)極的數(shù)碼管，在連接電路的時(shí)候?qū)?、8兩個(gè)管腳都接到正電源上。 5.4集成555定時(shí)器集成555定時(shí)器的管腳圖、內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖和功能表如圖7、圖

13、8和表1所示：圖7 成555定時(shí)器的管腳圖U 7 放電3 輸出U 圖8集成555定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 表1集成555定時(shí)器功能表555定時(shí)電路由2個(gè)比較器、1個(gè)基本RS 觸發(fā)器、1個(gè)反相緩沖器、1個(gè)漏極開(kāi)路的NMOS 管和3個(gè)5K 的電阻組成分壓器組成。555外接適當(dāng)?shù)碾娮琛㈦娙菽芊奖愕臉?gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多謝振蕩器。在本次設(shè)計(jì)中，我們采用555構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來(lái)控制計(jì)數(shù)到達(dá)99時(shí)燈亮的時(shí)間以及防止瓶子抖動(dòng)而重復(fù)計(jì)數(shù)；除此之外，還用555構(gòu)成多諧振蕩器來(lái)控制燈閃的頻率和蜂鳴器發(fā)聲的頻率。5.5、74LS00與非門 74LS00管腳圖如圖9所示： 圖9 74LS00管腳圖5.6、74LS08管腳圖如圖

14、10所示： 圖10 74LS08管腳圖5.7、三端集成穩(wěn)壓器L78、79系列集成穩(wěn)壓器是一種有廣泛用途的三端集成穩(wěn)壓器。W78系列三端集成穩(wěn)壓電路具有固定輸出正電壓，L79系列三端集成穩(wěn)壓電路具有固定輸出負(fù)電壓。這兩個(gè)系列穩(wěn)壓器都具有較完善的短路和限流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)和調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)電路，因而他的工作是比較可靠的。字母后面的數(shù)字表示輸出電壓，電壓等級(jí)：5V 、6V 、8V 、12V 、15V 、18V 、24V 。在本次試驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)中要求工作電源為220V 交流電，而芯片供電應(yīng)為5V, 因此我們選用L7805，作為穩(wěn)壓芯片。 5.8、整流橋整流橋的作用是將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髅}動(dòng)電壓。整流橋堆

15、產(chǎn)品是由四只整流硅芯片作橋式連接，外用絕緣朔料封裝而成，大功率整流橋在絕緣層外添加鋅金屬殼包封，增強(qiáng)散熱。最大整流電流從0.5A 到100A ，最高反向峰值電壓從50V 到1600V 。一般整流橋命名中有3個(gè)數(shù)字, 第一個(gè)數(shù)字代表額定電流; 后兩個(gè)數(shù)字代表額電壓。本實(shí)驗(yàn)用RS307，即額定電流3A ，額定電壓1000V 。 六、設(shè)計(jì)電路6.1、計(jì)數(shù)、譯碼、顯示及上電和手動(dòng)清零電路接光電轉(zhuǎn)換防抖電路圖11計(jì)數(shù)、譯碼、顯示及上電和手動(dòng)清零電路圖計(jì)數(shù)、譯碼、顯示及上電和手動(dòng)清零電路如上圖所示。74LS190為十進(jìn)制可加減計(jì)數(shù)器，其中，74LS190（U 2）為低位，74LS190（U 1）為高位。7

16、4LS190（U 2）的時(shí)鐘端與光電轉(zhuǎn)換電路相連，用光電轉(zhuǎn)換電路的輸出端的電平變化作為計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖，用來(lái)計(jì)數(shù)；74LS190（U 1）的時(shí)鐘端與74LS190（U 2）的進(jìn)位位相連，實(shí)現(xiàn)向高位進(jìn)位的目的，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能。用7447與七段數(shù)碼管相連，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)的譯碼和顯示。從上面介紹過(guò)的7447的功能表不難看出，將7447（U 3）的RBI 直接接地，可以實(shí)現(xiàn)高位的零消隱。單刀雙置開(kāi)關(guān)J 1用來(lái)控制加減計(jì)數(shù)。當(dāng)J 1為低電平時(shí)，是加法計(jì)數(shù)；當(dāng)J 1為高電平時(shí)，為減法計(jì)數(shù)。單刀雙置開(kāi)關(guān)J 2用作手動(dòng)清零。當(dāng)復(fù)位端為零時(shí)，手動(dòng)復(fù)位。 6.2、單穩(wěn)態(tài)電路（1）由于要求計(jì)數(shù)達(dá)到100時(shí)，燈要閃爍2秒，同

17、時(shí)喇叭發(fā)出提示音。我們用NE555組成的單穩(wěn)態(tài)電路在計(jì)數(shù)超過(guò)99時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)持續(xù)時(shí)間為2S 的高電平脈沖，用做LED 燈閃爍及蜂鳴器蜂鳴的門電路。電路圖如圖12： 圖12單穩(wěn)態(tài)電路圖上圖為單穩(wěn)態(tài)電路，暫態(tài)時(shí)間t w =1.1RC,經(jīng)計(jì)算，t w =1. 1210105-5=2. 2s，基本符合實(shí)驗(yàn)要求。（2）為防止瓶子抖動(dòng)，而多次觸發(fā)計(jì)數(shù)，我們?cè)诠怆婇_(kāi)關(guān)之后加入一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路以防止其多次觸發(fā)。我們選取1s 的單穩(wěn)電路。又由于光電開(kāi)關(guān)在未擋住時(shí)是低電平，而擋住時(shí)是高電平，而單穩(wěn)電路是負(fù)脈沖觸發(fā)，因而在光電開(kāi)關(guān)和單穩(wěn)電路之間加一個(gè)非門，以實(shí)現(xiàn)光電開(kāi)關(guān)的正確觸發(fā)，具體電路圖13所示： 圖13 光電轉(zhuǎn)

18、換防抖電路6.3、方波發(fā)生器方波發(fā)生電路依然由NE555組成。由NE555組成的振蕩電路產(chǎn)生任意頻率可調(diào)的方波信號(hào)。方波發(fā)生器輸出信號(hào)與單穩(wěn)態(tài)輸出的信號(hào)相與，用于控制LED 等的閃爍的頻率和蜂鳴器的頻率。不同的頻率可以由電阻及電容值的變化來(lái)控制，控制蜂鳴器和LED 頻率的電路分別如下圖5-3和5-4所示。由于人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)，為能準(zhǔn)確分辨燈的閃爍，取為0.2s 。而蜂鳴器的頻率要求在5001000HZ之間。計(jì)算后，可以得到電阻及電容的相關(guān)參數(shù)。其中圖14頻率為0.2s ，圖15頻率為0.0016s （621HZ ）。 圖14 周期為0.2秒的方波發(fā)生器 圖15 頻率為621Hz 秒的方波發(fā)生

19、器6.4、驅(qū)動(dòng)電路 1）LED 燈閃爍電路¸圖16 LED燈閃爍電路LED 燈閃爍電路如上圖所示，當(dāng)輸入端為高電平時(shí)，LED 燈亮，當(dāng)輸入端為低電平時(shí)，LED 燈滅。 2）蜂鳴器電路 圖17蜂鳴器電路蜂鳴器電路如上圖16所示，原理與LED 燈閃爍電路大致相同. 6.5V 電源電路在電子電路中，通常需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電，小功率穩(wěn)壓電源一般是由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓四部分電路組成。此設(shè)計(jì)采用5V 電源供電。 總電路圖 元件清單 參考文獻(xiàn)1侯建軍. 電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)M.北京：高等教育出版社,2007.2侯建軍. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M.（第二版）. 北京：高等教育出版社,2007.總結(jié)通過(guò)本次畢業(yè)