課程設(shè)計(jì)：自行車用速度計(jì)

1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 設(shè)計(jì)課題：自 行 車 測(cè) 速 計(jì) 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)：電 子 科 學(xué) 與 技 術(shù) 指導(dǎo)老師： 設(shè)計(jì)時(shí)間： 目錄一、 課題簡(jiǎn)介·····································&

2、#183;······3二、 方案設(shè)計(jì)··········································

3、;··31) 自行車用速度計(jì)的原理·······························32) 設(shè)計(jì)總思路·············

4、·····························5三、 各單元電路設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算··················&#

5、183;·········61) 車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的探測(cè)······························62) 基準(zhǔn)脈沖發(fā)生部分······

6、83;·····························63) 計(jì)數(shù)器電路···················

7、···········74) 鎖存器及譯碼顯示器電路······························75) 參數(shù)計(jì)算·····&

8、#183;······································7四、 總電路圖··········

9、;·································8五、 焊接調(diào)試過(guò)程···············&

10、#183;·······················11六、 設(shè)計(jì)總結(jié)························

11、3;··················11七、 參考文獻(xiàn)······························&

12、#183;············12八、 附····································&

13、#183;············13 一課題簡(jiǎn)介:1、要求自行車用速度計(jì)滿足下列條件： a、無(wú)接觸式的檢測(cè)自行車的速度； b、將檢測(cè)到的速度用數(shù)顯示式顯示。2、 焊接調(diào)試出實(shí)物后進(jìn)行驗(yàn)收。二.方案設(shè)計(jì)1、 自行車用速度計(jì)的原理 所謂速度表示在1小時(shí)內(nèi)前進(jìn)多少距離。測(cè)定速度的方法有很多種，使用最多的方法是利用自行車車輪的旋轉(zhuǎn)。車輪總是與地面接觸的，而且車輪的旋轉(zhuǎn)也總是與自行車前進(jìn)的距離相對(duì)應(yīng)的。 圖1 自行車用速度計(jì)的原理示意圖 圖1是利用輻條旋轉(zhuǎn)的自行車用速度計(jì)的原理示意圖

14、。自行車的車輪有許多輻條，它支撐著輪箍。在車架上安裝傻瓜紅外線二極管和光傳感器構(gòu)成的廣電傳感器，每當(dāng)輻條通過(guò)傳感器時(shí)會(huì)產(chǎn)生脈沖。如果把脈沖算成距離用來(lái)表達(dá)速度，就是所謂的速度計(jì)?，F(xiàn)在假設(shè)輻條與輻條之間的間隔是5cm，當(dāng)行駛1km需要1h時(shí)自行車以1km/h行駛時(shí)，每前進(jìn)5cm所需時(shí)間為這樣如果每隔0.18s就有輻條在光電傳感器前通過(guò)，其運(yùn)行速度就為1km/h。也就是說(shuō)，如果對(duì)0.18s間輻條通過(guò)光電傳感器的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)的話，那么這個(gè)計(jì)數(shù)值就表示以km/h為單位的速度。也就是說(shuō)，沒(méi)0.18s產(chǎn)生1個(gè)脈沖的速度就是1km/h。而如果每0.18產(chǎn)生了10個(gè)脈沖，那么虛度就為10km/h。在前面的說(shuō)明

15、中認(rèn)為自行車輪箍的輻條間距是5cm。對(duì)于比較粗糙的速度計(jì)這個(gè)數(shù)據(jù)已經(jīng)足夠了。如果想更準(zhǔn)確的測(cè)定速度，就需要對(duì)自行車輪箍的輻條間距進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)定。那么圖和才能更準(zhǔn)確的測(cè)定輻條的間距呢？在輪箍上做一記號(hào)使他轉(zhuǎn)動(dòng)，求得轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)的距離A，假設(shè)輪箍的輻條數(shù)為B.那么輻條間距即為A/B=C。所以發(fā)生基準(zhǔn)脈沖的fosc為：例：以24英寸自行車為例。 2、 設(shè)計(jì)總思路有了上述光電傳感器檢測(cè)速度，通過(guò)把他再與計(jì)數(shù)器、基準(zhǔn)脈沖（0.18s）發(fā)生部分電路組合起來(lái)，就可以構(gòu)成自行車用速度計(jì)。圖2是按照這個(gè)思路制作的速度計(jì)的電路原理框圖。但計(jì)數(shù)器是直接用7段數(shù)字表示器技術(shù)的內(nèi)容的，這就是說(shuō)，計(jì)數(shù)器變化的情況全部都被顯

16、示出來(lái)。對(duì)于速度計(jì)來(lái)說(shuō)，如果原封不動(dòng)的用0.18s內(nèi)側(cè)得的脈沖數(shù)表示速度，那么當(dāng)速度為10km/h時(shí)，因?yàn)?.18s/10=0.018s，所以就應(yīng)該在18ms沒(méi)拘束變化1次。18ms變化1次也就是每秒變化55次，這種變化速度是人眼看不到的作為計(jì)數(shù)器的動(dòng)作，是在00.18s器件計(jì)數(shù)，然后再次在下一個(gè)00.18s器件計(jì)數(shù)，如此重復(fù)的侗族。如果能夠把地0.18s，也就是一次計(jì)數(shù)結(jié)束上課的數(shù)據(jù)鎖存到另外的存儲(chǔ)器中，在下一次計(jì)數(shù)結(jié)束之前顯示這個(gè)被鎖存的數(shù)據(jù)就可以了。這就是說(shuō)顯示的數(shù)據(jù)是每隔0.18s改變一次。 圖2 電路原理框圖三、各單元電路設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算1、 車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的探測(cè) 車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的探測(cè)利用如圖3所

17、示的發(fā)光不放電路和受光不放電路。發(fā)部分電路利用紅外發(fā)光二極管，受光部分電路利用光電傳感器，與光電計(jì)數(shù)器相比，由于檢測(cè)距離短，所以電路變得簡(jiǎn)單。發(fā)光部分電路可以原封不動(dòng)的用直流驅(qū)動(dòng)。受光部分電路的發(fā)達(dá)倍數(shù)也不必很高。受光部分電路的反相器使用施密特74HC1。實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)使用74HC14時(shí)常常發(fā)生誤動(dòng)作。2、 基準(zhǔn)脈沖發(fā)生部分如上所述，顯示大約每隔0.18s變化1次。這里基準(zhǔn)脈沖發(fā)生部分電路采用RC震蕩器。如果對(duì)準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的要求高，可以采用石英振蕩器和計(jì)數(shù)器分頻電路的組合電路。不過(guò)使用的IC樹木將很多。如果再考慮到輪箍變形等因素引起的誤差，那么僅僅使用準(zhǔn)確的基準(zhǔn)振蕩器并沒(méi)有實(shí)際意義，所以還是使用

18、RC振蕩器即可，利用上述RC振蕩器產(chǎn)生fosc=5.55Hz即0.18的振蕩波，如圖4所示。3、 計(jì)數(shù)器電路 每0.18s對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行一次復(fù)位，這樣計(jì)數(shù)器的任務(wù)是對(duì)每個(gè)0.18s的脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如果計(jì)數(shù)為20個(gè)，則速度為20 Km/h，如果計(jì)數(shù)為23個(gè)，則速度為23 Km/h。由于每0.18s對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行一次復(fù)位，所以在復(fù)位前應(yīng)用鎖存器將上訴的計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)行鎖存。這里計(jì)數(shù)器采用兩片10進(jìn)制計(jì)數(shù)器74HC160，這是由于自行車的速度，如果慢行的話大約是10 Km/h，稍微加快大約有2030 Km/h。所以可采用兩片10進(jìn)制計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)，如圖4所示。這樣最高的速度計(jì)數(shù)可以達(dá)到99 Km/h，最小刻

19、度位為1 Km/h。4、 鎖存器及譯碼顯示器電路 鎖存器采用74HC175,譯碼芯片采用CD4511，顯示數(shù)碼管采用1位7段數(shù)字表示器BS202。由于計(jì)數(shù)器每0.18s復(fù)位一次，所以利用每達(dá)到0.18s時(shí)的進(jìn)位信號(hào)開啟鎖存器進(jìn)行鎖存，之后立即對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行復(fù)位。5、 參數(shù)計(jì)算 根據(jù)總電路圖可知道需要以下元器件： R1=10K R2=10K R3=680K R4為電位器500K R5 R18 =330 14個(gè)（電阻單位為歐） C1=100pF C2=100pF C3=0.1uF 計(jì)數(shù)器 SN74HC160 2個(gè) SN74HC175 2個(gè) 七段譯碼器 CD4511 2個(gè) 半導(dǎo)體數(shù)碼管 BS201A

20、2個(gè) 六路反相器 SN74HC14 1個(gè)；四、總電路圖五、焊接調(diào)試過(guò)程 自行車速度計(jì)制作過(guò)程所需時(shí)間和器件比較多，由于芯片的管腳多而復(fù)雜容易在焊接過(guò)程中出現(xiàn)虛焊漏焊的情況，此外在元器件中還有電路板存在著設(shè)計(jì)問(wèn)題，電路板并不是按照電路圖所制作的所以電路板有很多線路都需要進(jìn)行割線和跳線，此過(guò)程比較麻煩需要時(shí)間和耐心通過(guò)割線跳線最后使得數(shù)碼管能夠得以顯示數(shù)值。 在沒(méi)有脈沖時(shí)顯示為0基準(zhǔn)脈沖發(fā)生時(shí)數(shù)碼管上顯示一定的數(shù)值。然后將成品固定在自行車上隨著車子的前進(jìn)數(shù)碼管會(huì)顯示出不同的數(shù)值。六、設(shè)計(jì)總結(jié) 本次課程設(shè)計(jì)給我?guī)?lái)了許多新知識(shí)，增強(qiáng)了我的動(dòng)手能力，給生活添加了快樂(lè)，他同時(shí)也告訴我應(yīng)該與同學(xué)相互幫助，互相團(tuán)結(jié)的團(tuán)隊(duì)精神。就此產(chǎn)品是對(duì)我本學(xué)期所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行的全面總結(jié)，明白了自己學(xué)到了什么還缺少什么，找到了自己的不足之處，對(duì)我以后的學(xué)習(xí)工作有很大的幫助。課程設(shè)計(jì)是我們學(xué)習(xí)過(guò)程中一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)。是鍛煉我們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)