畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于紅外發(fā)射—接收的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng).doc

武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院2008級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題名稱(chēng)基于紅外發(fā)射-接收的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)班級(jí)光電0802班指導(dǎo)老師完成時(shí)間：2011年04月20日光電子與通信工程系目錄摘要1第一章、引言2（一）、項(xiàng)目背景2（二）、設(shè)計(jì)思路2第二章、熱釋電紅外探測(cè)防盜報(bào)警器工作原理3（一）、工作原理31、光電輸入電路與接收電路32、脈沖形成電路43、計(jì)數(shù)器與顯示電路5（二）、元器件選擇71、電壓比較器82、光耦合器103、計(jì)數(shù)器124、譯碼器145、數(shù)碼管15（三）、試驗(yàn)現(xiàn)象18第三章、注意事項(xiàng)及制作心得19（一）、注意事項(xiàng)19（二）、制作心得20結(jié)束語(yǔ)21參考文獻(xiàn)22附錄23基于紅外發(fā)射接收的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)第1頁(yè)共24頁(yè)摘要為了將機(jī)械或者人工計(jì)數(shù)方式變?yōu)殡娮佑?jì)數(shù)，并且采用LED數(shù)碼顯示，我們探究了紅外線發(fā)射與接收計(jì)數(shù)器。當(dāng)有物體影響到紅外二極管的紅外線發(fā)射，通過(guò)集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)，它計(jì)數(shù)簡(jiǎn)單直觀，可適用于諸多行業(yè)，以滿足現(xiàn)代生產(chǎn)，生活方式的需求。關(guān)鍵詞：紅外線計(jì)數(shù)器LED數(shù)碼顯示脈沖基于紅外發(fā)射接收的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)第2頁(yè)共24頁(yè)第一章引言紅外發(fā)射-接收計(jì)數(shù)器是當(dāng)有物體通過(guò)紅外發(fā)射二極管VD1和接收管VT1之間時(shí)，紅外線被擋住，從而引起電路電壓的變化，通過(guò)電壓比較器，光電耦合器件產(chǎn)生脈沖，控制計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器通過(guò)LED數(shù)碼顯示管顯示。（一）、項(xiàng)目背景在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，電子產(chǎn)品的人性化和智能化已經(jīng)非常成熟。其發(fā)展前景仍然不可估量。如今的人們需求的是一種能給生產(chǎn)和生活帶來(lái)方便的電子產(chǎn)品。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中需要計(jì)數(shù)的產(chǎn)品很多，其給人們計(jì)數(shù)帶來(lái)了很多麻煩。利用遮斷式紅外控制原理，通過(guò)紅外發(fā)射器與接收器實(shí)現(xiàn)的計(jì)數(shù)器，給人們進(jìn)行產(chǎn)品的自動(dòng)計(jì)數(shù)帶來(lái)了方便。（二）、設(shè)計(jì)思路紅外線發(fā)射器發(fā)射紅外線，接收器接收由物體阻擋或直射的紅外線，進(jìn)行計(jì)數(shù)。其應(yīng)用紅外先發(fā)射電路產(chǎn)生，向外發(fā)射頭發(fā)射紅外線，紅外線接收直射或阻擋的紅外線信號(hào)并有放大電路進(jìn)行多級(jí)放大，通過(guò)計(jì)數(shù)芯片分析，計(jì)算出遮擋的次數(shù)，再由數(shù)碼譯碼器翻譯，通過(guò)動(dòng)態(tài)數(shù)字顯示方式顯示被測(cè)物體遮擋的次數(shù)?；诩t外發(fā)射接收的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)第3頁(yè)共24頁(yè)第二章紅外線發(fā)射-接收技術(shù)器工作原理（一）、工作原理紅外線發(fā)射-接收計(jì)數(shù)器的工作原理包括電源、光電計(jì)數(shù)和計(jì)數(shù)顯示三大部分。1、光電輸入電路與接收電路圖2-1（1）、光電輸入電路該電路由紅外發(fā)射管和光電三極管組成。在該電路中，紅外發(fā)射管VD1是由9V直流電源通過(guò)R1的限流直接驅(qū)動(dòng)的，這是因?yàn)樵谠撾娐分校l(fā)射光與接收管固定安置且距離較近。因此紅外發(fā)射管既不血藥通過(guò)脈沖驅(qū)動(dòng)來(lái)提高發(fā)射功率和增大發(fā)射距離，又不需要通過(guò)改變頻率來(lái)區(qū)分控制頻道.這種電路結(jié)構(gòu)既滿足了電路工作地需要，又使電路結(jié)構(gòu)變的簡(jiǎn)單。（2）、光電三極管接收電路光電三極管3DU12將發(fā)射管發(fā)送來(lái)的紅外光接收后轉(zhuǎn)化為信號(hào)電壓，并進(jìn)行一級(jí)放大后輸出由光電三極管的特性可知，當(dāng)它受光照射時(shí)，集電極輸出為低電平；當(dāng)光被阻擋時(shí)，集電極輸出立即變?yōu)楦唠娖?，阻擋物通過(guò)后輸出又變?yōu)榈碗娖健＿@就是說(shuō)，當(dāng)一個(gè)物體從光電三極管與紅外發(fā)光管之間通過(guò)時(shí)，光電三極管的輸出端會(huì)輸出一個(gè)正向的脈沖電壓，該脈沖的寬度與物體通過(guò)的速度有關(guān)?；诩t外發(fā)射接收的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)第4頁(yè)共24頁(yè)2、脈沖形成電路該電路由兩級(jí)電壓比較器、光耦合器和晶體管開(kāi)關(guān)電路等組成。電壓比較器IC1-A、IC1-B由四電壓比較器（LM339）組成，它的兩個(gè)同相端作為比較基準(zhǔn)端，并且被R3、R4分壓后偏置于/2，既4.5V，作為比較器的參考電壓。電壓比較器在電路結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于一個(gè)增益不可調(diào)的運(yùn)算放大器，它有一個(gè)同相輸入端（+）、一個(gè)反相輸入端（）和一個(gè)輸出端。如果以同相輸入端作為比較基準(zhǔn)端，則當(dāng)反相輸入端的電壓小于基準(zhǔn)端的參考電壓時(shí)輸出端為高電平，當(dāng)反相輸入端的電壓大于參考電壓時(shí)輸出端為低電平。圖2-2在該電路中，光電三極管的輸出端與第一電壓比較器IC1-A的反相輸入端（）相連，第一電壓比較器的輸出端與第二電壓比較器的反相輸入端（）相連。平時(shí)，光電三極管受光的照射，輸出端為低電平，這一低電平遠(yuǎn)小于參考電壓（4.5V），所以IC1-A輸出高電平。這一高電平加至IC1-B的反相端并且高于參考電壓，使IC1-B輸出低電平。IC1-B的輸出端接光耦合器發(fā)光管的負(fù)極，使發(fā)光管發(fā)光，光耦合器4N35中的光電三極管導(dǎo)通，流過(guò)光電三極管的電流在R9上形成較高的電壓降。這一電壓經(jīng)R9與R10分壓后加至VT2的基極，使VT2導(dǎo)通，其集電極輸出低電平。當(dāng)接收光電管被物體遮擋后，它的輸出端變?yōu)楦唠娖?，通過(guò)兩級(jí)電壓比較器放大和光耦合器的處理使VT2截止，他的輸出端輸出高電平。阻擋物一走過(guò)后，VT2又導(dǎo)通，其集電極又變?yōu)榈碗娖?。這樣，每當(dāng)光電三極管被物體遮擋一次，VT2的輸出端就會(huì)形成一個(gè)由低變高、再由高變低的過(guò)程。當(dāng)這個(gè)（由高變低的）過(guò)程發(fā)生后，開(kāi)關(guān)管VT2的集電極就會(huì)輸出一個(gè)脈沖電壓，基于紅外發(fā)射接收的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)第5頁(yè)共24頁(yè)這個(gè)脈沖的下降沿就可作為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖輸入計(jì)數(shù)器的下降沿輸入端。當(dāng)物體從紅外發(fā)射管與光電管之間一個(gè)個(gè)通過(guò)時(shí)，就會(huì)有一個(gè)個(gè)計(jì)數(shù)脈沖輸入計(jì)數(shù)器，于是計(jì)數(shù)器就將通過(guò)的物體統(tǒng)計(jì)出來(lái)。3、計(jì)數(shù)與顯示電路（1）、計(jì)數(shù)電路光電計(jì)數(shù)部分：當(dāng)光敏三極管VT1接收到紅外發(fā)光二極管VD1射來(lái)的紅外光線時(shí)，其亮電流增大，內(nèi)阻減小，集電極輸出低電平。計(jì)算公式如下；Ig=SgEU(2-1)Ic=Ig(2-2)Uc=Vcc-R2*Ic(2-3)故光敏三極管集電極輸出低電平。此低電平加到電壓比較器IC2-B的反向輸入端6腳，同時(shí)因IC2-B同向輸入端5腳經(jīng)過(guò)R3,R4電阻分壓后，電壓為4.5V，因此6腳電壓小于5腳電壓，IC2-B的7腳輸出高電平。此高電平又加到比較器IC2-A的反相輸入端2腳，使2腳電壓高于同向輸入端3腳的電壓，比較器IC2-A的1腳輸出為低電平，此低電平使光電耦合器內(nèi)藏發(fā)光管亮，對(duì)應(yīng)的光敏管導(dǎo)通，三極管VT2也導(dǎo)通，VT2集電極輸出低電平。U5=R4/(R3+R4)*Vcc=4.5V(2-4)當(dāng)有物體通過(guò)紅外發(fā)射二極管VD1和接受管VT1之間時(shí)，紅外線被擋住，VT1因無(wú)光照，其暗電流小于