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红外计数器设计报告学院机械与电子工程学院班级10应电1班小组成员指导老师关键字红外发射与接收555定时器可逆计数器数码管目录
一、系统设计
31、总体设计思路
32、主要电路原理分析4
(1)电源模块4
(2)光电输入电路的设计4
(3)计数器5
(4)显示电路5
(5)稳定模块防止抖动和调节灵敏度6
二、系统测试10
三、结论11
四、心得体会
五、附录12
一、系统设计
1、总体设计思路红外计数器电路的工作原理是该电路由光电输入电路,脉冲形成电路和计数与显示电路等组成,利用被检测物对光束反射,从而检测物体的有无物体不限于金属,所有能反射光线的物体均可被检测红外对射管将输入电流在发射器上转换为光__射出,___再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测每当物件通过红外对射管中间一次,红外光被遮挡一次,光电接收管的输出电压发生一次变化,这个变化的电压__通过放大和处理后,形成计数脉冲,去触发一个十进制计数器,便可实现对物件的计数统计根据题目的要求,结合考虑过确定了此系统的设计方案,图B-2-1所示即为此系统原理框图它包括脉冲发生器、计数器、、显示电路等几个模块组成计数器完成99次计时功能,译码显示当前的计数值
2、主要电路原理分析
(1)电源模块5V稳定直流电,作为光电输入电路、脉冲形成电路比较器和计数电路与显示电路的工作电源.
(2)光电输入电路的设计1红外对射管的工作原理利用红外线的物理性质来进行测量的传感器红外线又称红外光,它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质任何物质,只要它本身具有一定的温度(高于绝对零度),都能辐射红外线红外线传感器测量时不与被测物体直接接触,因而不存在摩擦,并且有灵敏度高,响应快等优点红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路光学系统按结构不同可分为透射式和反射式两类检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和光电检测元件热敏元件应用最多的是热敏电阻热敏电阻受到红外线辐射时温度升高,电阻发生变化,通过转换电路变成电__输出光电检测元件常用的是光敏元件,通常由硫化铅、硒化铅、砷化铟、砷化锑、碲镉汞三元合金、锗及硅掺杂等材料制成2光电输入电路红外对射管将输入电流在发射器上转换为光__射出,___再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测每当物件通过红外对射管中间一次,红外光被遮挡一次,光电接收管的输出电压发生一次变化.3光电输入电路原理图
(3)波形变换
(1)NE555介绍1地GND2触发3输出4复位5控制电压6门限阈值)7放电8电源电压Vcc555引脚图
(2)施密特触发器(脉冲整形电路)施密特触发器是数字系统中最常见的的电路之一,它可以将缓慢变化的脉冲波形变换成数字电路中所需要的矩形脉冲,他的触发方式是电平触发施密特触发器构成的整形
(3)计数器74LS192是同步十进制计数器,具有进位和借位输出端当需要进行多级扩展连接时,只要将前级的端接到下一级的CP+端,端接到下一级的CP-端即可74LS192功能表操作×××1清零××00置数↑110加计数1↑10减计数1110保持此系统计数器由两片74LS192制可逆计数器构成秒脉冲接在个位计数器的减脉冲输入端,利用个位的减借位位与十位计数器相连,实现计数器之间的级联利用预置数端实现异步置数,利用清零端MR实现直接清零计数器电路连接图如图B-2-4所示
(3)显示电路显示电路由译码器74LS48与7段共阴数码管组成74LS48输入__为BCD码,输出端为a、b、c、d、e、f、g共7线,另有3条控制线端为测试端,当时,无论输入端A、B、C、D为何值,a~g输出全为高电平,使7段显示器件显示“8”字型,此功能用于测试器件端为灭零输入端在,条件下,当输入A、B、C、D=0000时,输出a~g全为低电平,可使共阴LED显示器熄灭但当输入A、B、C、D不全为零时,仍能正常译码输出,使显示器正常显示RBO端为消隐输入端该输入端具有最高级别的控制权,当该端为低电平时,不管其他输入端为何值,输出端a~g均为低电平,这可使共阴显示器熄灭另外,该端还有第二功能——灭零__输出端当该位输入的A、B、C、D=0000时,此时输出低电平;若该位输入的A、B、C、D不等于零,则输出高电平显示电路原理图如图B-2-5所示,三个控制端口全部接高,只用74LS48的译码输出功能,74LS484个输入端连接74LS192计数器的输出端,7个输出端连接7段数码管a~g输入端图B-2-574ls48功能表功能或数字输入输出显示字形abcdefg灭灯××××××00000000灭灯试灯0×××××111111118动态灭灯10000000000000灭灯011000011111110011×000110110000121×001011101101231×001111111001341×010010110011451×010111011011561×011010011111671×011111110000781×100011111111891×1001111110119101×101010001101无效输出111×101110011001121×110010100011131×110111001011141×111110001111151×111110000000数码管该实验电路采用的是共阴数码管,显示0~99的数字
三、系统测试
1、观察数码管结果如表次数结果误差(S)1计数不稳定有2计数不稳定有3计数不稳定有4计数稳定,但精度不好,红外对管的距离很小有注由于测量设备原因误差在所难免
2、测试结果各电路测试结果如表电路结果脉冲模块输出的脉冲不稳定计数器模块能实现技术脉冲译码显示模块能实时显示计数在调试中,遇到了以下几个问题
①接通电源后,挡住光电开关,但是数字显示管不会计数;
②电路焊好后,出现的错误是LED的f段不能亮,而且不能正常计数,输出端不能正常输出脉冲对应解决方案
①检查电路,查看电路是否有引脚接通的现象,即用万用表检查是否有引脚接通,而导致数码管总是多亮一段;
②光电开关可能正负极接反了,延长释放电流的时间,以保证障碍物有足够时间通过第二个红外计数器;
⑦用万用表测试各条接线的电压,发现芯片的接线错误,因此LED的f段不能正常发亮,LED显示器也不能正常计数以及开机清零
三、结论
1、能够实现非接触式的计数统计功能;
2、电路基本要求内含红外发射和接收装置、计数显示;
3、技术指标a计数器能从0计数至99b)红外对管距离要不能达到3cm以上
四、心得体会
1、了解常用传感器的原理和应用,以及传感器使用的注意事项及各种测试中不同传感器的选择方法
2、培养具有综合应用相关知识来解决测试问题的基础理论;
3、培养在实践中研究问题,分析问题和解决问题的能力;我们必须坚持理论__实际的思想,以实践证实理论,从实践中加深对理论知识的理解和掌握实验是我们快速认识和掌握理论知识的一条重要途径只有经过试验,才能发现问题
五、附录
1、电路原理图总绘图如图B-5-1所示原件清单电阻2k20k200;74LS1922个红外传感器1个74LS48:2个七段数码管2个电源16脚插槽5个8脚插槽1个导线若干电容104一个稳压电源译码器LED光检测脉冲发生器计数器PAGE12。