课程设计---数字式红外测速仪

课程设计---数字式红外测速仪 题目:数字式红外测速仪 系 别: 电气与电子工程系 专 业: 电子信息工程 姓 名: 学 号: 指导教师: 胡玥 刘晓芳 河南城建学院 年 月 日 成绩评定? 一、评语(根据学生答辩情况及其论文质量综合评定)。 二、成绩 指导教师签字: 年 月 日 目 录 一 设计目的 ……………………………………1 二 技术要求与指标 …………………………………………1 设计原理及步骤 ………………………………………1 三 1、测速仪原理框图 ……………………………………………1 2、数字式红外测速仪原理 ……………………………………………1 3、各部分电路图…………………………………………………………6 四 电路原理图及模拟仿真结果…………………………………7 1、电路原理图 ……………………………………………………7 2、仿真结果 ……………………………………………………8 五、所用器件………………………………………………………………9 六、设计 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf ……………………………………………………9 1、设计前的难点…………………………………………………9 2、仿真实验遇到的问题…………………………………………9 3、不足之处 ……………………………………………………10 七、心得体会 ……………………………………………………10 八、参考文献 ……………………………………………………11 数字式红外测速仪 (一 ) 设计目的 1、 在前导验证性认知实验基础上，进行更高层次的命题设计实验，要求学生 在教师指导下独立查阅资料、设计、安装和调试特定功能的电子电路。 2、利用模拟、数字电路知识，解决电子线路中常见实际问题的能力，逐步积累 掌握实际电子制作经验。 3、巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用。 (二)技术要求与指标 1、用红外线发光二极管，光敏三极管作为速度转换装置 2、测速范围:10-990转/分。 3、两位数字显示，显示不允许闪烁 (三)设计原理及步骤 1、测速仪原理框图 60s时钟控光电转换 计数器 被测量 制电路 装置 计数器 显示 锁存译码 图一、原理总框图 2、数字式红外线测速仪的原理 本设计要求使用红外发光二极管和光敏三极管作为速度转换装置，可以测定10到990转每分钟的转速，并在无闪烁的情况下数字显示。 在经过商讨之后，我们可以将其划分为光电转化部分，控制电路部分，计数部分，显示部分。其中光电转化部分是将红外发光二极管和光敏三极管所产生的物理信号将其转化为整个系统可以处理的电脉冲信号。控制电路则是将光电转化部分的得到的电信号 在有效时间内控制性的输入到计数部分。计数部分将在有效时间段内接收到的有效信号进行累加计数，并且在每次计数结束时自动完成清零。显示部分则是将一个计数周期内得到的转速进行锁存，并且显示输出。 3、各部分电路图 (1)红外线传感器感受被测量 红外线转速 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 采用的红外线探头有直接试和反射式两种。直接式探头、发光管和受光管在被测物体的两边，发光管射出的光线直接照射到受光管上，被测物体运动时阻挡光线，产生计数信号，这种探头经常用做光电计数。反射式探头、发光管和受光管在被测物体的同测，当探头接近物体是，接收到脉冲的红外线信号，用于测量转速比较方便。 测量转速的探头根据测量距离可以采用透镜系统，也可以不采用透镜系统。当被测物离开探头距离在15cm以内时，无需采用透镜。探头设计时可采用小功率发光管5GL和光敏受光管3DU5C。组装电路如图一所示，两管并排放置，两个管子的中心线夹角很小，使他们在10cm-15cm远处相交。这种探头靠接近物体上漫反射回来的光线工作，对全黑色物体，接收灵敏度很低，对白色物体和镜面反射体接收最灵敏，也能接收到其他物体的反射光，但相应的探测距离要近些。 图二、红外反射 为了提高反射红外线的能力，通常在转动物体上贴上一小片红外线反射纸，反射效果极好。有时用镜面、铝箔、洁白平滑的纸、白油漆等也能提供反射性能。当转动物体转到反射纸恰好对着从发光管发出的红外线时，接收管接收到光信号，从单位时间内收到光信号的次数便测出转速。 测量远距离转动物体时，可用中功率和大功率发光二极管(HL系列发光二极管)，还可采用砷化镓单异质结激光发光二极管(如2EJD系列)，这种管子的峰值波长为0.90µm，输出功率为2-10W，额定工作电流为15A-45A，发射距离超过几十米。相应的接收管仍可采用硅光电三极管3DU5C。 (2)光电转换电路 VDD 5V VCC 5V R51kΩR11kΩA1VCCU1 RSTOUT DIS THRR2TRIOPTOCOUPLER_VIRTUAL1kΩCONC21uF GNDR3R4C1555_VIRTUAL1kΩ1kΩ1uF 图三、光电转换电路模拟图 当发光二极管照到转轴的反射膜上时，光敏三极管导通，此时输出一个高电平计数脉冲，传给555芯片，用以完成将有红外发光二极管和光敏三极管得到的间断性电信号转化为该系统可使用的脉冲信号。 (3)控制部分电路 控制部分电路主要采用的是曾经上课时做过的实验电路，我们希望定时6s记一次频率，即转速，需要通过60进制计数器输入10Hz脉冲来实现一个6s的定时电路。对于本设计采用10Hz的60进制计数器，计数器用两个74LS192组成60进制计数器。这样计数器完成一次循环需要60个脉冲信号，这样就实现了一个定时。 电路图如下: U2VCC 5V1615AVCC1B103CQA92DQB6QC117~LOADQD14CLR13~BO512UP~CO4V1DOWN8GND5V -5V74LS192D10Hz U1 1615AVCC1B103U5ACQA92DQB6QC117~LOADQD14CLR7400N13~BO512UP~CO4DOWN8GND 74LS192D 图四、60进制计数器 (4)计数部分电路 该部分主要是在控制部分的有效时间内不断实现叠加功能，接受红外线转换电路部分输出的信号，用两片74Ls192接成100进制的计数器，进行累加计数。其电路如下: 图五、累加计数器电路图 当计数到六十时，由第二个六进制计数器输出一个置数信号，这个低电平信号接到一百进制计数器(即累加计数器)的置数端之后，把计数器上一次的计数清零，从而不影响下次计数。 (5)锁存、译码和显示部分 因为要求只显示不闪烁，所以先锁存再显示。在这6s期间，作用于计数电路的计数脉冲有多少个，最终的译码显示就是多少，最后的显示数应乘上10倍就是所求的转速。 ~QR~QR~QR~QR~QR~QR~QR~QR QSQSQSQSQSQSQSQS U1U2U3U4U7U8U9U10 SR_FFSR_FFSR_FFSR_FFSR_FFSR_FFSR_FFSR_FF U12U11 DCD_HEXDCD_HEX 图六、显示部分电路 (四)电路原理图及仿真模拟结果 1、电路原理图 综合以上各部分电路的模拟图，利用仿真软件整合，得到总的电路原理图如下: 图七、电路原理图 2、仿真结果 由于无被测量，红外线传感器光电转换部分用函数发生器代替，来完成仿真 图八、 代替脉冲的波形图 图九、 译码显示的仿真结果 (五)所用器件: 本设计用到了: 74LS192芯片4片，SR锁存器8片， 七段式数码显示器两片，555芯片一片以及一部分门电路。 红外发光二极管一个，光敏三极管一个，电阻电容开关若干，直流电源若干。 (六)设计总结: 1、设计前的难点 刚开始做这个课题时，感觉直接用计数器连成10-990比较麻烦，但经过和同学讨论发现10-990这个数值很巧秒，刚好是1-99的10倍，所以只需要用100进制的计数器再加上一个6秒钟限时电路即可，而6秒钟这个词没听过所以又是一段迷茫，终于有个想法让我们豁然开朗，就是将原来的1hz脉冲改为10hz即可。 2、仿真实验遇到的问题 本次设计的电路图，有些部分无法仿真，因为红外线照射光敏三级管在软件里并未看到明显的效果，但是可以模拟一下，通过一个下降沿的函数信号发生器来模拟使计数器工作。 3、不足之处 由于时间比较仓促，又需要仿真，所以没来得及仔细计算电阻值，但这对于仿真并没有什么实质的影响。 (七)心得体会 人生中第一次课程设计有了点成果，发现课本上的只是真的能很多的用实际中去，必须充分领会要用的知识方能顺利完成课题要求，同时也使我对于数电的学习和认识上升到了一个新的高度。虽然平时学的理论知识已经够用了，但是如果应用到实际就会发现很多困难，开始会比较难完全运用好这些知识，因此本周课程设计是在理论的高度之上进行实践操作，当然也只能够有充分的掌握理论知识才能够更好的进行实践。数字电路作为将现实中的各种不规则信号转化为计算机可以识别的信号的桥梁，对于我的计算机课程的学习起到了至关重要的作用。 通过这次实习，不仅让我学会了很多实际的应用方面的知识，而且让我对课本上的 理论了解的更加透彻，对于不是很明白的知识，通过网上搜索资料还有和同学讨论终于也有了实质性的进展。 这次电子课程设计让我明白了:实际的应用需要有理论的知识做基础，应用时的困难需要通过与老师、同学交流，向网络寻求有用的资料。 只要功夫深，铁杵磨成针。 (八)参考文献 《数字电子技术基础》 《电子创新设计与实践》 《全国大学生电子设计竞赛---电路设计》 《Multisim 7入门教程》