《紅外計(jì)數(shù)器》word版.doc

紅外計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)報(bào)告學(xué)院：機(jī)械與電子工程學(xué)院班級(jí)：10應(yīng)電1班小組成員：指導(dǎo)老師：關(guān)鍵字：紅外發(fā)射與接收 555定時(shí)器 可逆計(jì)數(shù)器 數(shù)碼管目錄一、系統(tǒng)設(shè)計(jì) 31、總體設(shè)計(jì)思路 32、主要電路原理分析 4 （1）電源模塊 4（2）光電輸入電路的設(shè)計(jì) 4（3）計(jì)數(shù)器 5（4）顯示電路 5（5）穩(wěn)定模塊(防止抖動(dòng)和調(diào)節(jié)靈敏度) 6二、系統(tǒng)測(cè)試 10三、結(jié)論 11四、心得體會(huì)五、附錄 12一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、總體設(shè)計(jì)思路紅外計(jì)數(shù)器電路的工作原理是：該電路由光電輸入電路，脈沖形成電路和計(jì)數(shù)與顯示電路等組成，利用被檢測(cè)物對(duì)光束反射，從而檢測(cè)物體的有無(wú)。物體不限于金屬，所有能反射光線(xiàn)的物體均可被檢測(cè)。紅外對(duì)射管將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出，接收器再根據(jù)接收到的光線(xiàn)的強(qiáng)弱或有無(wú)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。每當(dāng)物件通過(guò)紅外對(duì)射管中間一次，紅外光被遮擋一次，光電接收管的輸出電壓發(fā)生一次變化，這個(gè)變化的電壓信號(hào)通過(guò)放大和處理后，形成計(jì)數(shù)脈沖，去觸發(fā)一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)物件的計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)。根據(jù)題目的要求，結(jié)合考慮過(guò)確定了此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，圖B-2-1所示即為此系統(tǒng)原理框圖穩(wěn)壓電源譯碼器LED光檢測(cè)脈沖發(fā)生器計(jì)數(shù)器它包括脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、顯示電路等幾個(gè)模塊組成。計(jì)數(shù)器完成99次計(jì)時(shí)功能，譯碼顯示當(dāng)前的計(jì)數(shù)值。 2、主要電路原理分析（1）電源模塊。5V穩(wěn)定直流電，作為光電輸入電路、脈沖形成電路(比較器)和計(jì)數(shù)電路與顯示電路的工作電源.（2）光電輸入電路的設(shè)計(jì)。1 ：紅外對(duì)射管的工作原理 利用紅外線(xiàn)的物理性質(zhì)來(lái)進(jìn)行測(cè)量的傳感器。紅外線(xiàn)又稱(chēng)紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。任何物質(zhì)，只要它本身具有一定的溫度（高于絕對(duì)零度），都能輻射紅外線(xiàn)。紅外線(xiàn)傳感器測(cè)量時(shí)不與被測(cè)物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且有靈敏度高，響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。 紅外線(xiàn)傳感器包括光學(xué)系統(tǒng)、檢測(cè)元件和轉(zhuǎn)換電路。光學(xué)系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)不同可分為透射式和反射式兩類(lèi)。檢測(cè)元件按工作原理可分為熱敏檢測(cè)元件和光電檢測(cè)元件。熱敏元件應(yīng)用最多的是熱敏電阻。熱敏電阻受到紅外線(xiàn)輻射時(shí)溫度升高，電阻發(fā)生變化，通過(guò)轉(zhuǎn)換電路變成電信號(hào)輸出。光電檢測(cè)元件常用的是光敏元件，通常由硫化鉛、硒化鉛、砷化銦、砷化銻、碲鎘汞三元合金、鍺及硅摻雜等材料制成。2：光電輸入電路紅外對(duì)射管將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出，接收器再根據(jù)接收到的光線(xiàn)的強(qiáng)弱或有無(wú)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。每當(dāng)物件通過(guò)紅外對(duì)射管中間一次，紅外光被遮擋一次，光電接收管的輸出電壓發(fā)生一次變化.3：光電輸入電路原理圖（3）波形變換（1）NE555介紹1地 GND 2觸發(fā) 3輸出 4復(fù)位 5控制電壓 6門(mén)限(閾值） 7放電 8電源電壓Vcc555引腳圖 （2）施密特觸發(fā)器（脈沖整形電路）施密特觸發(fā)器是數(shù)字系統(tǒng)中最常見(jiàn)的的電路之一，它可以將緩慢變化的脈沖波形變換成數(shù)字電路中所需要的矩形脈沖，他的觸發(fā)方式是電平觸發(fā)。 施密特觸發(fā)器構(gòu)成的整形（3）計(jì)數(shù)器74LS192是同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，具有進(jìn)位和借位輸出端。當(dāng)需要進(jìn)行多級(jí)擴(kuò)展連接時(shí)，只要將前級(jí)的端接到下一級(jí)的CP+端，端接到下一級(jí)的CP-端即可。74LS192功能表：操作1清零00置數(shù)110加計(jì)數(shù)110減計(jì)數(shù)1110保持此系統(tǒng)計(jì)數(shù)器由兩片74LS192制可逆計(jì)數(shù)器構(gòu)成。秒脈沖接在個(gè)位計(jì)數(shù)器的減脈沖輸入端，利用個(gè)位的減借位位與十位計(jì)數(shù)器相連，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器之間的級(jí)聯(lián)。利用預(yù)置數(shù)端實(shí)現(xiàn)異步置數(shù)，利用清零端MR實(shí)現(xiàn)直接清零。計(jì)數(shù)器電路連接圖如圖B-2-4所示（3）顯示電路顯示電路由譯碼器74LS48與7段共陰數(shù)碼管組成。74LS48輸入信號(hào)為BCD碼，輸出端為a、b、c、d、e、f、g共7線(xiàn)，另有3條控制線(xiàn)。端為測(cè)試端，當(dāng)時(shí)，無(wú)論輸入端A、B、C、D為何值，ag輸出全為高電平，使7段顯示器件顯示“8”字型，此功能用于測(cè)試器件。端為滅零輸入端。在，條件下，當(dāng)輸入A、B、C、D=0000時(shí)，輸出ag全為低電平，可使共陰LED顯示器熄滅。但當(dāng)輸入A、B、C、D不全為零時(shí)，仍能正常譯碼輸出，使顯示器正常顯示。RBO端為消隱輸入端。該輸入端具有最高級(jí)別的控制權(quán)，當(dāng)該端為低電平時(shí)，不管其他輸入端為何值，輸出端ag均為低電平，這可使共陰顯示器熄滅。另外，該端還有第二功能滅零信號(hào)輸出端。當(dāng)該位輸入的A、B、C、D=0000時(shí)，此時(shí)輸出低電平；若該位輸入的A、B、C、D不等于零，則輸出高電平。顯示電路原理圖如圖B-2-5所示，三個(gè)控制端口全部接高，只用74LS48的譯碼輸出功能，74LS484個(gè)輸入端連接74LS192計(jì)數(shù)器的輸出端，7個(gè)輸出端連接7段數(shù)碼管ag輸入端。圖B-2-574ls48功能表功能或數(shù)字輸入輸出顯示字形abcdefg滅燈00000000滅燈試燈0111111118動(dòng)態(tài)滅燈10000000000000滅燈0110000111111100110001101100001210010111011012310011111110013410100101100114510101110110115610110100111116710111111100007811000111111118911001111110119101101010001101無(wú)效輸出111101110011001121110010100011131110111001011141111110001111151111110000000數(shù)碼管該實(shí)驗(yàn)電路采用的是共陰數(shù)碼管，顯示099的數(shù)字。三、系統(tǒng)測(cè)試1、觀察數(shù)碼管結(jié)果如表次數(shù)結(jié)果誤差（S）1計(jì)數(shù)不穩(wěn)定有2計(jì)數(shù)不穩(wěn)定有3計(jì)數(shù)不穩(wěn)定有4計(jì)數(shù)穩(wěn)定，但精度不好，紅外對(duì)管的距離很小有注：由于測(cè)量設(shè)備原因誤差在所難免。2、測(cè)試結(jié)果各電路測(cè)試結(jié)果如表：電路結(jié)果脈沖模塊輸出的脈沖不穩(wěn)定計(jì)數(shù)器模塊能實(shí)現(xiàn)技術(shù)脈沖譯碼顯示模塊能實(shí)時(shí)顯示計(jì)數(shù)在調(diào)試中，遇到了以下幾個(gè)問(wèn)題：接通電源后，擋住光電開(kāi)關(guān)，但是數(shù)字顯示管不會(huì)計(jì)數(shù)；電路焊好后，出現(xiàn)的錯(cuò)誤是：LED的f段不能亮，而且不能正常計(jì)數(shù)，輸出端不能正常輸出脈沖。對(duì)應(yīng)解決方案：檢查電路，查看電路是否有引腳接通的現(xiàn)象，即用萬(wàn)用表檢查是否有引腳接通，而導(dǎo)致數(shù)碼管總是多亮一段；光電開(kāi)關(guān)可能正負(fù)極接反了，延長(zhǎng)釋放電流的時(shí)間，以保證障礙物有足夠時(shí)間通過(guò)第二個(gè)紅外計(jì)數(shù)器；用萬(wàn)用表測(cè)試各條接線(xiàn)的電壓，發(fā)現(xiàn)芯片的接線(xiàn)錯(cuò)誤，因此LED的f段不能正常發(fā)亮，LED顯示器也不能正常計(jì)數(shù)以及開(kāi)機(jī)清零。三、結(jié)論1、能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸式的計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)功能； 2、電路基本要求內(nèi)含紅外發(fā)射和接收裝置、計(jì)數(shù)顯示； 3、技術(shù)指標(biāo)：a) 計(jì)數(shù)器能從0計(jì)數(shù)至99 b）紅外對(duì)管距離要不能達(dá)到3cm以上。四、心得體會(huì)1、了解常用傳感器的原理和應(yīng)用，以及傳感器使用的注意事項(xiàng)及各種測(cè)試中不同傳感器的選擇方法。2、 培養(yǎng)具有綜合應(yīng)用相關(guān)知識(shí)來(lái)解決測(cè)試問(wèn)題的基礎(chǔ)理論；3、 培養(yǎng)在實(shí)踐中研究問(wèn)題，分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；我們必須堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際的思想，以實(shí)踐證實(shí)理論，從實(shí)踐中加深對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握。實(shí)驗(yàn)是