畢業(yè)設(shè)計工廠流水線模擬計數(shù)器的設(shè)計與制作

1、 目 錄摘要1英文摘要2引言31 整體設(shè)計思路42 系統(tǒng)設(shè)計42.1直流穩(wěn)壓電源42.2信號轉(zhuǎn)化與接收電路42.3整形電路52.4計數(shù)/譯碼/驅(qū)動和顯示電路72.5反饋電路82.6單穩(wěn)電路83電路pcb圖及元器件選配93.1電路pcb圖93.2元器件選配9結(jié)論與謝辭11參考文獻(xiàn)12附錄1：電路原理圖13附錄2:電路pcb圖14附錄3：實物圖15工廠流水線模擬計數(shù)器的設(shè)計與制作摘要： 本電路的制作是根據(jù)生活的需要而設(shè)計出來的一種計數(shù)器。它適用于工廠生產(chǎn)流水線的計數(shù)和產(chǎn)品的包裝等方面，具有成本低、靈敏度高和制作簡單等特點。該模擬計數(shù)器用于工廠流水線計數(shù)打包，馬達(dá)的轉(zhuǎn)動表示傳送帶傳送物體通過紅外線，

2、在數(shù)碼管上計數(shù)。當(dāng)所需打包的物品計滿12小時，傳送帶停止傳送并發(fā)出報警，提醒工作人員打包。幾秒后，打包完成，傳送恢復(fù)工作，報警聲停止報警，計數(shù)器重新計數(shù)，如此循環(huán)。本設(shè)計主要采用直流電源、紅外發(fā)射管與接收管、ne555、cd40110、數(shù)碼管、cd4013等主要器件。關(guān)鍵字：計數(shù) 打包 報警design and production of the factorys lowing line chronograph counter（major of communication network and equipment，information and engineering college, ji

3、nhua college of vocation and technology caicongling）abstract：this electric circuit manufacture is one kind of counter which needs to design according to the life.it is suitable for plant production assembly line counting and product aspects and so on packing, has the cost low, thesensitivity high an

4、d the manufacture simple and so on the characteristics. this simulated counter is used in packaging factorys flowing lines counter,the spin of motor indicates that the belt conveys production by infrared, and counts by the digital tube. when the time of packaged productions is counter up to 12 hours

5、, the belt will stop conveying and alarming, reminding staff to packaging. after several seconds , when packaging is finished ,the belt recoverys the conveying,the alarm stop alarming,and the counter re-counting, recycling in this way. this design mainly adopts dc,ir led and receiver tube,ne555.cd40

6、110,digital tube cd4013 etc. main devices.keyword: count package alarm引言 現(xiàn)在在我們現(xiàn)實的生活中的計數(shù)器由自動計數(shù)機(jī)、包裝機(jī)、重量分選機(jī)組成，由plc集中控制，可對直徑（或長度）小于50mm的干性均勻物料（如螺釘、墊片等），實現(xiàn)自動計數(shù)、包裝、檢驗。具有精度高、速度快的優(yōu)點。廣泛應(yīng)用于食品、五金、塑料等行業(yè)。 現(xiàn)有的計數(shù)器技術(shù)主要為asic技術(shù)。從這點上看來，清楚技術(shù)的發(fā)展方向作為前提，再生制造商也應(yīng)該多種有了明確的方向。但這種多技術(shù)的綜合解決方案并不是簡簡單單就能達(dá)到的。自行開發(fā)asic技術(shù)對再生制造商來說是最好的 解決

7、方法。asic技術(shù)的特點有：應(yīng)用 程序用戶化，組件最小化，最優(yōu)化，能量耗損最節(jié)省化。缺點是：asic的設(shè)計技術(shù)太過專業(yè)化，制造設(shè)備也需要較高的費用。但只有這樣，才能保證高質(zhì)量的產(chǎn)品。還有一點：一但一個asic集成方案設(shè)計完成。就很難改變，不像現(xiàn)在利用的比較靈活的multi-component（技術(shù)綜合）解決方案。所以自行開發(fā)asic技術(shù)無疑對再生時常來說還需要大量的資本和專業(yè)的技術(shù)來源。 本電路的制作是根據(jù)生活的需要而設(shè)計出來的一種計數(shù)器。它適用于工廠生產(chǎn)流水線的計數(shù)和產(chǎn)品的包裝等方面，具有成本低、靈敏度高和制作簡單等特點。系統(tǒng)主要是由12v的變壓器,將220v的市電降為12v的安全電壓經(jīng)整流

8、、濾波、7809穩(wěn)壓、輸出+9v的直流電壓,作為系統(tǒng)的供電電源。電路主要是通過電源來對各個小模塊主控供電。由紅外線傳感器產(chǎn)生模擬信號，再通過ne555構(gòu)成施密特觸發(fā)器進(jìn)行波形整形，信號在進(jìn)入cd40110進(jìn)行計數(shù)、譯碼、驅(qū)動數(shù)碼管。最終通過數(shù)碼管顯示出來。在我們的現(xiàn)實生活當(dāng)中不可能不斷的計數(shù)下去，所以我們加鎖存電路，鎖住我們想要的數(shù)字。1 整體設(shè)計思路本電路由直流電源、紅外發(fā)射管與接收管、ne555、cd40110、數(shù)碼管、cd4013等器件組成。主要功能是模擬工廠流水線的計數(shù)。其方框圖如圖1所示。直流穩(wěn)壓電源信號轉(zhuǎn)換電路信號整形電路反饋數(shù)碼顯示計數(shù)/譯碼/驅(qū)動單穩(wěn)態(tài)馬達(dá)驅(qū)動報警控制圖1 工廠

9、流水線模擬計數(shù)器的系統(tǒng)框圖2 系統(tǒng)設(shè)計2.1直流穩(wěn)壓電源市電經(jīng)過變壓器t1降壓、整流二極管d1-d4整流形成脈動的直流，再經(jīng)過電容濾波形成直流電壓。然后通過穩(wěn)壓塊7809輸出穩(wěn)定的直流電壓給后面的電路供電。其穩(wěn)壓電路如圖2所示。圖2 穩(wěn)壓電路2.2信號轉(zhuǎn)化與接收電路d6為紅外線發(fā)射管，d7為紅外線接收管。當(dāng)紅外線接收管受到紅外線的照射時，其本身的電阻變得很小，呈低阻值。它與電阻r3串聯(lián)后進(jìn)行分壓，可以根據(jù)信號的有無形成一系列的脈沖信號。紅外發(fā)射頭與接收頭中間沒有物品擋住時，紅外接收管接收到紅外線的照射，呈現(xiàn)低阻值，這時與r3分壓送出一個高電平信號。當(dāng)有物體經(jīng)過紅外發(fā)射與接收的中間時，由于紅外線

10、被擋住，紅外接收管呈現(xiàn)大的阻值，這時紅外接收管和r3分壓送出一個低電平信號。當(dāng)物體過完之后又回到原來的狀態(tài)。紅外發(fā)射管選擇ph301，接收管選擇ph302,二者一般是配套使用。它們的外形和普通二極管相同，ph301為白色透明狀，如圖3中（a）所示，ph302為黑色不透明，如圖3中（b）所示。其使用方法，ph301和普通發(fā)光管相同，而ph302和普通二極管不同，它在電路中藥處于反向工作狀態(tài)。 （a） （b）圖3 紅外發(fā)射管和接收管2.3整形電路由于紅外與發(fā)射傳出的信號不完全是數(shù)字信號，它帶有模擬的信號在里面。所以，在送到cd40110之前需先對它進(jìn)行整形。整形電路是由ne555組成的施密特觸發(fā)器

11、，的那個信號小于1/3vcc時，施密特觸發(fā)器輸出為高電平；當(dāng)信號大于2/3vcc時，施密特觸發(fā)器輸出為低電平。所以，施密特觸發(fā)器輸出脈沖的數(shù)字電路，送到cd40110的個位顯示的cpu端。其原理圖如下圖5所示。ne555是屬于555系列的計時ic的其中的一種型號，555系列ic的接腳功能及運用都是相容的，只是型號不同的因其價格不同其穩(wěn)定度、省電、可產(chǎn)生的振蕩頻率也不大相同；而555是一個用途很廣且相當(dāng)普遍的計時ic，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號。其引腳包括1-接地gnd，2-觸發(fā)，3-輸出，4-復(fù)位，5-控制電壓，6-門限，7-放電，8-電源電壓vcc,引

12、腳圖如圖4所示。圖4 ne555引腳圖圖5 工廠流水線模擬計數(shù)器系統(tǒng)原理圖2.4計數(shù)/譯碼/驅(qū)動和顯示電路由于cd40110集成了編碼、譯碼和驅(qū)動三個為一體的強(qiáng)大功能，因此本電路不用編碼電路。當(dāng)cd40110接收到信號的上升沿時，cd40110開始計數(shù)，經(jīng)過它譯碼在數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的數(shù)值。在數(shù)碼管顯示9時，再來一個脈沖，個位的數(shù)碼管就顯示0，同時cd40110的進(jìn)位端qco有一個上升沿的信號給十位的cd40110的cpu端。這樣就形成了兩位的計數(shù)器。其電路圖如上圖5所示。輸入計數(shù)器功能顯示cpucpdcrllhhllhlllllhlll加1減1保持清除禁止加1減1隨計數(shù)器顯示隨計數(shù)器顯示保持隨

13、計數(shù)器顯示不變不變不變 (1)cd40110的引腳圖 信號預(yù)處理 （2）cd40110的功能圖cpucpdco控制邏輯約翰遜計數(shù)器bo驅(qū)動器鎖存器譯碼器cr (3) cd40110的邏輯圖圖6 cd40110的引腳圖、功能圖及邏輯圖cd40110為十進(jìn)制加減計數(shù)器/鎖存/七段譯碼/驅(qū)動器，具有加減計數(shù)、計數(shù)器狀態(tài)鎖存、七段顯示譯碼輸出和驅(qū)動等功能。cd40110有2個計數(shù)時鐘輸入端cpu和cpd，分別用作加計數(shù)時鐘輸入和減計數(shù)時鐘輸入。由于電路內(nèi)部有一個時鐘信號預(yù)處理邏輯，因此當(dāng)一個時鐘輸入端計數(shù)工作時，另一個時鐘輸入端可以是任意狀態(tài)。進(jìn)位輸出co和借位輸出bo一般為高電平，當(dāng)計數(shù)器從0-9時

14、，bo輸出負(fù)脈沖；從9-0時co輸出負(fù)脈沖。在多片級聯(lián)時，只需要將co和bo分別接至下級40110的cpu和cpd端，就可組成多位計數(shù)器。cd40110的引腳圖(1)、功能表(2)及邏輯圖(3)如圖6所示。各引腳符號的定義如表1所示。表1 cd40110引腳符號定義引腳符號定義引腳符號定義bo借位輸出端/ct計數(shù)允許端co進(jìn)位輸出端/le鎖存器預(yù)置端cpd減計數(shù)器時鐘輸入端vdd正電源cpu加計數(shù)器時鐘輸入端vss地cr清除端ya-yg鎖存譯碼輸出端2.5反饋電路數(shù)碼管的十位顯示范區(qū)為0時，相應(yīng)的cd40110輸出端為高電平，d端的高電平通過電阻r7送至三極管q2基級，使q2導(dǎo)通，集電極輸出低

15、電平。在數(shù)碼管由0到1時，相應(yīng)的cd40110的d 端為低電平，致使三極管q2截止。同時個位的數(shù)碼管顯示為0，g端為低電平，直到個位的數(shù)碼管顯示為2時，g端由低電平變成高電平，此時的高電平通過二極管d9送至cd40110的ck端。其電路圖如上圖5所示。2.6單穩(wěn)電路當(dāng)cd4013接收到從二極管d9送來的信號時，由cd4013組成的單穩(wěn)電路開始延時。在q端輸出高電平送至三極管q1基極，使q1導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出報警聲。此時表示有一箱已裝滿，同時馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動，計數(shù)器停止計數(shù)。在單穩(wěn)延時過后，報警聲停止，單穩(wěn)輸出為低電平，此時的低電平使三極管q3導(dǎo)通，馬達(dá)開啟轉(zhuǎn)動，計數(shù)器開始計數(shù)。直到有一箱裝滿后，開始

16、下一輪的循環(huán)。其電路圖如上圖5所示。cd4013為雙上升沿d觸發(fā)器，內(nèi)部由兩個相同的、相互獨立的數(shù)據(jù)型觸發(fā)器構(gòu)成。每個觸發(fā)器有獨立的數(shù)據(jù)、置位、復(fù)位、時鐘q及輸出。此器件可用作移位寄存器，且通過輸出連接到數(shù)據(jù)輸入，可用作計數(shù)器和觸發(fā)器。在時鐘上升沿觸發(fā)時，加在d輸入端的邏輯電平傳送到q輸出端。置位和復(fù)位與時鐘無關(guān)，分別由置位或復(fù)位的高電平完成。cd4013具有14腳多層陶瓷雙列直插(d)、熔封陶瓷雙列直插（j）、雙列直插（p）和陶瓷片狀載體（c）4種封裝形式。邏輯符號、引腳圖、邏輯功能，如圖8所示。在使用時，須注意其電參數(shù)，見表2。表2 cd4013主要電參數(shù)規(guī)格參數(shù)電源電壓范圍3-15v輸入

17、電壓范圍0-1vdd工作溫度范圍m類 -55-125 e 類-40-85圖7 cd4013的引腳圖及邏輯圖3電路pcb圖及元器件選配3.1電路pcb圖該工廠流水線模擬計數(shù)器的pcb圖，如圖8所示。圖8 工廠流水線模擬計數(shù)器的pcb圖3.2元器件選配該工廠流水線模擬計數(shù)器的元器件選配，如表3所示。表3 工廠流水線模擬計數(shù)器的元器件選配列表編號參數(shù)數(shù)量封裝u2ne5551dip8u3 u4cd401102dip16ds1 ds2數(shù)碼管2smgu178091to-126c11000uf/25v1rb.2/.4r1 r125102axial0.3d5led紅色51fggd6紅外發(fā)射管ph3011fgg

18、d7 紅外接收管ph3021fggr31k1axial0.3r447k1axial0.3c31031rad0.1u5cd40131dip14q290131to-92br72 k1axial0.3r8100k1axial0.3r910k1axial0.3d941481diode0.3r111001axial0.3r101041vr5d1041481diode0.3c410 uf /16v1rb.2/.4r6 r26802axial0.3q180501to-92bq385501to-92br5 r132 k2axial0.3d8led1fggc2470uf1rb.2/.4j3m1sip2j2bl1

19、sip2t1變壓器220v-9v1bt04d1 d2 d3 d440074in4007結(jié)論與謝辭本設(shè)計主要采用直流電源、紅外發(fā)射管與接收管、ne555、cd40110、數(shù)碼管、cd4013等主要器件的工廠流水線模擬計數(shù)器基本完成了題目的要求，該模擬計數(shù)器完成了工廠流水線的計數(shù)打包，馬達(dá)的轉(zhuǎn)動表示傳送帶傳送物體通過紅外線，在數(shù)碼管上計數(shù)。當(dāng)所需打包的物品計滿12小時，傳送帶停止傳送并發(fā)出報警，提醒工作人員打包。幾秒后，打包完成，傳送恢復(fù)工作，報警聲停止報警，計數(shù)器重新計數(shù)，如此循環(huán)的過程。電路實際測試結(jié)果表明，本電路輸出顯示穩(wěn)定，功耗低，不隨負(fù)載和環(huán)境變化，并具有很好的數(shù)碼顯示效果，因而可實際應(yīng)用于需要高穩(wěn)定度數(shù)碼顯示的領(lǐng)域。但是，系統(tǒng)也存在有待改進(jìn)之處。在本次的設(shè)計制作過程中，我深刻認(rèn)識到理論與實際是有很大的區(qū)別的。要想做好一個電子