電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)題目名稱：姓 名：學(xué) 號(hào)：班 級(jí)：指導(dǎo)教師：重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院2011年6月目錄一、內(nèi)容摘要二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求三、紅外線轉(zhuǎn)速表的工作原理四、單元電路設(shè)計(jì)五、總體設(shè)計(jì)六、組裝調(diào)試七、心得體會(huì)八、電路用到的器件九、總結(jié)十、參考文獻(xiàn)紅外線轉(zhuǎn)速表一、內(nèi)容摘要：我們?cè)O(shè)計(jì)的是四位數(shù)數(shù)字顯示紅外線轉(zhuǎn)速表。轉(zhuǎn)速表用紅外線發(fā)光管，通過光學(xué)原理實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速的測(cè)量，通過計(jì)數(shù)鎖存電路、延時(shí)電路、脈沖電路的相互有機(jī)組合可以使測(cè)速范圍 達(dá)到了從0轉(zhuǎn)/s到9999轉(zhuǎn)/s，實(shí)現(xiàn)近距離測(cè)量;二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求：（1） 設(shè)計(jì)四位數(shù)數(shù)字顯示紅外線轉(zhuǎn)速表。轉(zhuǎn)速表用紅外線發(fā)光管。測(cè)速范圍為0000 999 9轉(zhuǎn)/分

2、，實(shí)現(xiàn)近距離測(cè)量；（2） 發(fā)射的紅外線用一定的頻率脈沖調(diào)制，接收的調(diào)制脈沖通過解調(diào)電路得到被測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)體的 轉(zhuǎn)速脈沖；（3）組裝、調(diào)試紅外線轉(zhuǎn)速表；（4）畫出完整的電路圖，寫出設(shè)計(jì)、調(diào)試報(bào)告；三、紅外線轉(zhuǎn)速表的工作原理3.1紅外線轉(zhuǎn)速表采用的紅外線探頭有直接試和反射式兩種。直接式探頭、發(fā)光管和受光管在被測(cè)物體的兩邊，發(fā)光管射出的光線直接照射到受光管上，被測(cè)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)阻擋光線， 產(chǎn)生計(jì)數(shù)信號(hào)，這種探頭經(jīng)常用做光電計(jì)數(shù)。反射式探頭、發(fā)光管和受光管在被測(cè)物體的同 測(cè)，當(dāng)探頭接近物體是，接收到脈沖的紅外線信號(hào)，用于測(cè)量轉(zhuǎn)速比較方便。3.2測(cè)量轉(zhuǎn)速的探頭根據(jù)測(cè)量距離可以采用透鏡系統(tǒng)，也可不采用透鏡系統(tǒng)。當(dāng)被

3、測(cè)物 離開探頭距離在15cm以內(nèi)時(shí)，無需采用透鏡。探頭設(shè)計(jì)是可采用小功率發(fā)光管 5GL和光敏受 光管3DU5C組裝電路如圖2-1所示，兩管并排放置，兩個(gè)管子的中心線夾角很小，使它們 在10cm 15cm遠(yuǎn)處相交。這種探頭靠接近物體上漫反射回來的光線工作，對(duì)全黑色物體， 接收靈敏度很底，對(duì)白色物體和鏡面反射體接收最靈敏，也能接收到其他顏色物體的反射光， 但相應(yīng)的探頭距離要近些。圖2-1不加透鏡，接收漫反射光的探頭測(cè)量轉(zhuǎn)速的探頭經(jīng)常用透鏡系統(tǒng)，根據(jù)光學(xué)的折射反射原理，發(fā)射管和接收管都固定在 探測(cè)架上，通過透鏡聚焦。在探測(cè)架中間用半透膜使發(fā)射的紅外線折射向轉(zhuǎn)動(dòng)體，又能使從轉(zhuǎn)動(dòng)的物體反射回來的紅外線通

4、過半透膜射向接收管。半透膜上最好涂一層只能透過某個(gè)單 色波長(zhǎng)的物質(zhì)，或用單色性很好的濾色玻璃制作，使它只能透過固定波長(zhǎng)的紅外線（例如0.9311 m ,這樣對(duì)于對(duì)抗雜散光的干擾更有利。3.3為了提高反射紅外線的能力，通常在轉(zhuǎn)動(dòng)物體貼上一小片紅外線反射紙，反射效果 極好。有時(shí)用鏡面、鋁箔、潔白平滑的紙、白油漆等也能提供反射性能。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)物體轉(zhuǎn)到反 射紙恰好對(duì)著從發(fā)光管發(fā)出的紅外線時(shí)，接收管接收到光信號(hào)，從單位時(shí)間內(nèi)收到光信號(hào)的 次數(shù)便可測(cè)出轉(zhuǎn)速。3.4紅外線轉(zhuǎn)速表電路原理框圖如圖2-2所示。為了使紅外線轉(zhuǎn)速表不怕可見光干擾， 系統(tǒng)可以設(shè)置振蕩器和波形變換電路，使發(fā)射的紅外線通過脈沖功率放大和調(diào)制，

5、當(dāng)受光管 收到脈沖信號(hào)后，電路把調(diào)制發(fā)光管的脈沖信號(hào)和受光管接收到的脈沖信號(hào)選通出來，對(duì)收 到的光電信號(hào)，必須“卸調(diào)”調(diào)制脈沖，即實(shí)行解調(diào)，從中取得真正需要的轉(zhuǎn)速脈沖輸出信 號(hào)，解調(diào)后輸出信號(hào)送入計(jì)數(shù)控制門計(jì)數(shù)。秒脈沖電路可以得到1kHz的秒脈沖信號(hào)，通過1秒脈沖電路得到閘門時(shí)間（脈寬）為 1 秒的閘門信號(hào)，該1秒的脈寬就是轉(zhuǎn)速表的取樣時(shí)間，是計(jì)數(shù)控制門的輸入信號(hào)。為了在測(cè)量過程中，只讓顯示數(shù)字在每次測(cè)量結(jié)束后自動(dòng)改變一次數(shù)據(jù)，要對(duì)計(jì)數(shù)顯示“鎖 存”，所以電路需要一個(gè)延時(shí)1鎖存信號(hào)。在計(jì)算器每測(cè)量依次轉(zhuǎn)速后，使計(jì)算器自動(dòng)清零， 故設(shè)置延時(shí)2電路，以提供延時(shí)清零脈沖。計(jì)數(shù)、鎖存、譯碼顯示電路完成

6、光電轉(zhuǎn)速表的轉(zhuǎn) 速數(shù)據(jù)顯示。四、單元電路設(shè)計(jì)1、紅外發(fā)射及接收電路5GL的最大正向電流為：10ma； 3DU5C的最大正向電流為：1ma我組選擇 R=500Q , R 2=5KQ ;可以保證 I i10ma;li1ma5V工VCC2、秒脈沖電路系統(tǒng)所需要的秒脈沖由定時(shí)器 555定時(shí)器所構(gòu)成的多諧振蕩器提供。 其中1腳是電路地 GND 8腳是 正電源Vcc,工作電壓范圍為318V; 2腳是低觸發(fā)端TR; 3腳是輸出端OUT 4腳是主復(fù)位 端R; 5腳是控制電壓端Uc； 6腳是高觸發(fā)端TH 7腳放電端DISC R1、R2和C為定時(shí)電阻 和電容，C1為電壓控制端穩(wěn)定電容。輸出矩形脈沖的周期等于電容的

7、充放電時(shí)間之和。用一階RC電路的三要素法可求出電容的充放電時(shí)間。充電時(shí)間即高電平脈沖寬度 T1=0.7(R1+R)C。放電時(shí)間即低電平脈沖寬度 T2=F2CoR仁72.14K R2=30.43K. C=10uF C1=10nF555外引腳3秒脈寬電路用D觸發(fā)器CC4013構(gòu)成。（2分頻）具體方法是：D端與Q端相連，Q端即可輸出脈沖寬度為1秒的將其CP端接555定時(shí)器產(chǎn)生的秒脈沖電路,信號(hào)。如圖所示：2CC4013管腳圖輸岀接秒脈沖d M135CC4013實(shí)際連接圖4計(jì)數(shù)控制電路由與非門CC4011與反向器CC4009勾成經(jīng)過D觸發(fā)器分頻產(chǎn)生的秒脈寬信號(hào)是轉(zhuǎn)速表的取樣信號(hào)，是計(jì)數(shù)控制門的輸入信號(hào)

8、 如圖所示：6rr4m 1內(nèi)咅僻吉豐勾團(tuán)CC4OO9內(nèi)部結(jié)構(gòu)罔具體連接圖如下:5延時(shí)電路用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器CC4098勾成。tv=0.45RextCextCC4098單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的管腳功能圖如圖所示.觸發(fā)器從TR堿TR_端引入（上升沿觸發(fā)用TR+端,下降沿觸發(fā)則用TR_端）.輸入端I接“ 1”時(shí)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器按觸發(fā)工作，接“0”時(shí)，Q端輸出“ 0”， 一輸出“16 IbM CC40Q8（或（:心輕劉）管抑功能圖Rext和Cext是外接的定時(shí)元件，其值決定輸出脈沖寬度（暫態(tài)時(shí)間）。電路本身的傳輸延遲時(shí)間僅由內(nèi) 部單元的延時(shí)決定，與Rext和Cext的值無關(guān)。CC4098的真值表如表11-6-2 所示

9、.ft ii-2 ouma值豪幢人,r席惟TFLTH-nQQ11IJX=0IQ51_IoQ0Xi. n_j-Ji0D11）按照設(shè)計(jì)要求鎖存信號(hào)脈寬可為 5-10 s,秒脈寬信號(hào)下降沿觸發(fā)。tw=0.45RextiCexti=9s R exti =200K Cexti =100uF 2）清零信號(hào)脈寬1s,鎖存信號(hào)下降沿觸發(fā)。t w2=0.45Rext2Cext2 =1s R ext2 =460KX 2 C ext2 =4.7uF/2按照要求連接圖如下：6.計(jì)數(shù)/鎖存/7段譯碼/驅(qū)動(dòng)器CC40110CC40110是CMOSI成電路，內(nèi)部計(jì)數(shù)器采用“約翰遜計(jì)數(shù)器”結(jié)構(gòu)，按二一十進(jìn)制加 /減方 式工作

10、，鎖存器將數(shù)據(jù)鎖存，譯碼器、驅(qū)動(dòng)器和輸出驅(qū)動(dòng)七段顯示器，電源范圍為3V18V輸出驅(qū)動(dòng)電源可達(dá)10mA以上。CC40110邏輯圖和引出端功能圖如圖11-6-4所示0 ag為驅(qū)動(dòng)器輸出端，和七段顯示器連接； R為清零端，R=“T時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)零；CPu是加法計(jì)數(shù)時(shí)鐘，CPd是減法計(jì)數(shù)時(shí)鐘；Qco輸出 進(jìn)位脈沖，Qbo輸出借位脈沖；-為觸發(fā)器使能端，=“0”時(shí)計(jì)數(shù)器工作，“ =“ 1” 時(shí)，計(jì)數(shù)器處于禁止?fàn)顟B(tài)，即不計(jì)數(shù)；LE為鎖存控制端，LE=“ 1”時(shí)，計(jì)數(shù)器鎖存。CC40110 各引出端具體功能參見表11-6-1 o品】14 cciio traeii.路CC40110可直接驅(qū)動(dòng)LED顯示器，不需接

11、口電路/多位使用時(shí)，進(jìn)位端 Qco和借位端Qbo都直接與相鄰高位的CPu和CPd連接。以進(jìn)位脈沖或借位脈沖上升沿起觸發(fā)作用LETLR000MlMimaXr00oM itLxo不暹X；XX3CJ副計(jì)XX10堆止譙掙囲定X00Kf10o本設(shè)計(jì)共需要4塊CC40110最低位計(jì)數(shù)端接技術(shù)控制電路輸出端，其余三塊計(jì)數(shù)端與地位進(jìn) 位端相連。鎖存、清零端與 CC4098產(chǎn)生鎖存、清零信號(hào)連接。7 顯示電路BS201A工作電壓在(1.5 2.5V)范圍內(nèi)最大正向電流為：為了保證數(shù)碼顯示器正常工作，我組在 CC40110與 BS201A接口間裝上了 330Q的電阻公共陰極n.p五、總體設(shè)計(jì)：丄六、組裝調(diào)試使用的

12、主要儀器和儀表：數(shù)字萬(wàn)用表調(diào)試電路方法和技巧：主要采用：分割測(cè)試法對(duì)各部分進(jìn)行調(diào)試調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法。七、心得體會(huì)兩周的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，在這次的課程設(shè)計(jì)中不僅檢驗(yàn)了我所學(xué)習(xí)的知識(shí)，也培養(yǎng)了我如何 去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計(jì)過程中，與同學(xué)分工設(shè) 計(jì)，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會(huì)了合作，學(xué)會(huì)了運(yùn)籌帷幄，學(xué)會(huì)了寬容, 學(xué)會(huì)了理解，也學(xué)會(huì)了做人與處世。課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，著是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一 個(gè)必不少的過程”千里之行始于足下”，通過這次課程設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到這句千古名言 的真正含義我今天認(rèn)真的進(jìn)行課程

13、設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地 在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).通過這次電路的設(shè)計(jì)，本人在多方面都有所提高。通過這次電路的設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用本專業(yè)所 學(xué)課程的理論，尤其是各種軟件的綜合運(yùn)用，并且自學(xué)了很多方面的知識(shí)得到了眼界的開闊， 而培養(yǎng)和提高我們的獨(dú)立工作能力，鞏固與擴(kuò)充了相關(guān)課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握了電子電路設(shè) 計(jì)的方法和步驟，提高了計(jì)算能力，同時(shí)各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨(dú)立思考 的能力也有了提高。具體的就概括為以下幾點(diǎn)：一、溫故而知新。課程設(shè)計(jì)發(fā)端之始，思緒全無，舉步維艱，對(duì)于理論知識(shí)學(xué)習(xí)不夠扎實(shí)的我深感“書到 用時(shí)方恨少”，于是想起圣人之言“溫故而知新”，便重拾教材

14、與實(shí)驗(yàn)手冊(cè)，對(duì)知識(shí)系統(tǒng)而全面進(jìn)行了梳 理，遇到難處先是苦思冥想再向同學(xué)請(qǐng)教，終于熟練掌握了基本理論知識(shí)，而且領(lǐng)悟諸多平時(shí)學(xué)習(xí)難以理 解掌握的較難知識(shí)，學(xué)會(huì)了如何思考的思維方式，找到了設(shè)計(jì)的靈感。二、思路即出路。當(dāng)初沒有思路，誠(chéng)如舉步維艱，茫茫大地，不見道路。在對(duì)理論知識(shí)梳理掌握之后，茅 塞頓開， 柳暗花明， 思路如泉涌， 高歌“條條大路通羅馬”。 頓悟， 沒有思路便無出路， 原來思路即出路。三、實(shí)踐出真知。文革之后，關(guān)于真理的大討論最終結(jié)果是“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，自從耳聞以 來，便一直以為馬克思主義中國(guó)化生成的教條。時(shí)至今日，課程設(shè)計(jì)基本告成，才切身領(lǐng)悟“實(shí)踐是檢驗(yàn) 真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，

15、才明曉實(shí)踐出真知。因?yàn)樵诮滩纳现挥幸环N實(shí)現(xiàn)某種功能的方法，殊不知通向羅馬的 路有很多條，實(shí)踐出真知，這在設(shè)計(jì)中給我留下了深刻的印象。四、創(chuàng)新求發(fā)展。“創(chuàng)新”目前在我國(guó)已經(jīng)提升到國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略地位，足見“創(chuàng)新”的舉足輕重。我們要 從小處著手，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流，在課程設(shè)計(jì)中不忘在小處創(chuàng)新，未必是創(chuàng)新技術(shù)，但凡創(chuàng)新思維亦可， 未必成功，只要實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新思維培育和鍛煉即可。五、過而能改，善莫大焉。至善至美，是人類永恒的追求。但是，不從忘卻“金無足赤，人無完人”，我 們換種思維方式，去惡亦是至善，改錯(cuò)亦為至美。在課程設(shè)計(jì)過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不 斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢測(cè)調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐

16、行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。六、學(xué)海無涯，學(xué)無止境。盡管課程設(shè)計(jì)是在期末才開始，我們的教材學(xué)習(xí)完畢，掌握許多知識(shí)，但是還 有很多地方理解領(lǐng)悟不到位，由于對(duì) 555 電路相關(guān)章節(jié)未能掌握以致用到秒脈沖產(chǎn)生電路無法自行設(shè)計(jì)， 只得參考其他文獻(xiàn)，由于沒有相關(guān)的單片機(jī)的元件庫(kù)，我們找遍了資料，所以我們徹悟?qū)W海無涯只有苦來 作舟，學(xué)無止境只有書來作伴。在這次設(shè)計(jì)過程中，體會(huì)了學(xué)以致用、突出自己勞動(dòng)成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時(shí)學(xué) 習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)， 八、電路用到的器件：片片片片片片只只只1 555 定時(shí)器 12 CC40110 43 數(shù)碼顯示器BS201A（共陰極）44 CC4013 （雙D觸

17、發(fā)器）15 CC409816 CC401117 5GL （ 發(fā)光管 ）18 3DU5C （光敏受光管）19 CC4009110 電阻、電容若干 九、總結(jié)此次，通過設(shè)計(jì)電路，完成電路各個(gè)功能模塊，我們加深了紅外線測(cè)速器的了解，知道了這 個(gè)紅外線測(cè)速器具有原理簡(jiǎn)單、易于理解、簡(jiǎn)單易做的特點(diǎn)，同時(shí)由于它的研究型不是太高 端，正好適合我們這樣剛剛完成課程的學(xué)生，這樣就加深了我們對(duì)各個(gè)課程學(xué)科的理解，而 且由于各個(gè)功能模塊的獨(dú)立性，可以在完成整體電路時(shí)把它拆分成很多獨(dú)立的模塊，這樣就 加速了課題的研究進(jìn)程。但是，在研究的過程中我們也發(fā)現(xiàn)了它的很多缺點(diǎn)，比如，由于此 次應(yīng)用的是光學(xué)原理，而光卻是很容易受到

18、其他因素的影響，所以導(dǎo)致完成的測(cè)速儀可能精 度不高，或者不穩(wěn)定，這些雖然可以用其他的一些技術(shù)，材料加以彌補(bǔ)，可是根本的原理不 變，這個(gè)缺點(diǎn)是難以解決的，只有變化了測(cè)速器的構(gòu)成原理，這個(gè)問題才會(huì)得以解決。此次研究的課題主要的技術(shù)難題及核心集中在了設(shè)計(jì)電路圖和焊接電路板。由于它們的難度 系數(shù)很大，并且占據(jù)的位置很重要，所以他們是整個(gè)電路的核心，一些細(xì)小的變化都將影響 整個(gè)電路。但是，一旦完成那個(gè)功能模塊，整個(gè)電路也就即將大告成功。成功的電路模塊有 著很大的價(jià)值，他可以完成對(duì)普通的轉(zhuǎn)速的一般測(cè)量，提供較為可靠的數(shù)據(jù)支持。有著一定 的市場(chǎng)前景。由于光學(xué)測(cè)速器本身的限制，精度等指標(biāo)很難得到大幅度的提升，所以我建議 改用其他原理代替光學(xué)的反射原理，比如，用發(fā)射微波然后接受反射的微波來構(gòu)成測(cè)量的方 法，這樣可以極大地提升反射回來的微波系數(shù)，并且降低了很多干擾因素的影響。我想這樣 的測(cè)速器研制成功的話，將會(huì)很更大的市場(chǎng)，完全代替紅