基于紅外發(fā)射接收的轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)

1、武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院2008級畢業(yè)設(shè)計(jì)課題名稱 基于紅外發(fā)射-接收的轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng) 學(xué)生姓名 學(xué) 號 班 級 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21參考文獻(xiàn)22附錄

2、23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，通過集成電路來實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)，它計(jì)數(shù)簡單直觀，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。

3、如今的人們需求的是一種能給生產(chǎn)和生活帶來方便的電子產(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)帶來了很多麻煩。利用遮斷式紅外控制原理，通過紅外發(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)品的自動計(jì)數(shù)帶來了方便。（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并有放大電路進(jìn)行多級放大，通過計(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，通過動態(tài)數(shù)字顯示方式顯示被測物體遮擋的次數(shù)。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

4、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R1的限流直接驅(qū)動的，這是因?yàn)樵谠撾娐分?，發(fā)射光與接收管固定安置且距離較近。因此紅外發(fā)射管既不血藥通過脈沖驅(qū)動來提高發(fā)射功率和增大發(fā)射距離，又不需要通過改變頻率來區(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)送來的紅外光接收后轉(zhuǎn)化為信號電壓，并進(jìn)行一級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

5、立即變?yōu)楦唠娖?，阻擋物通過后輸出又變?yōu)榈碗娖健＿@就是說，當(dāng)一個(gè)物體從光電三極管與紅外發(fā)光管之間通過時(shí)，光電三極管的輸出端會輸出一個(gè)正向的脈沖電壓，該脈沖的寬度與物體通過的速度有關(guān)。2、脈沖形成電路該電路由兩級電壓比較器、光耦合器和晶體管開關(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

6、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

7、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?，通過兩級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的輸出端就會形成一個(gè)由低變高、再由高變低的過程。當(dāng)這個(gè)（由高變低的）過程發(fā)生后，開關(guān)管VT2的集電極就會輸出一個(gè)脈沖電壓，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)通過時(shí)，就會有一個(gè)個(gè)計(jì)數(shù)脈沖輸入計(jì)數(shù)器，于是計(jì)數(shù)器就將通過的物體統(tǒng)計(jì)出來。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

8、收到紅外發(fā)光二極管VD1射來的紅外光線時(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，對應(yīng)的光敏管導(dǎo)通，三極管VT2也導(dǎo)通，VT2集電極輸

9、出低電平。 U5=R4/(R3+R4)*Vcc=4.5V (2-4)當(dāng)有物體通過紅外發(fā)射二極管VD1和接受管VT1之間時(shí)，紅外線被擋住，VT1因無光照，其暗電流小于0.3uA，集電極輸出高電平。因此比較器IC2-B的6腳大于5腳電壓，比較器的7腳輸出低電平，同樣比較器IC2-A的2腳電壓小于3腳的電壓，使1腳輸出為高電平，光電耦合器截止，三極管VT2也截止，VT2集電極輸出高電平。當(dāng)物體離開，就回產(chǎn)生下降沿，使計(jì)數(shù)部分開始計(jì)數(shù)。圖2-3計(jì)數(shù)器IC3為雙BCD同步加計(jì)數(shù)器（CD4518），該電路內(nèi)包含兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的計(jì)數(shù)單元。每個(gè)計(jì)數(shù)單元有兩個(gè)計(jì)數(shù)脈沖輸入端：上升沿觸發(fā)端CP和下降沿觸發(fā)端。若用C

10、P端觸發(fā)，則將端接高電平；若用端觸發(fā)，則將CP端接低電平。它有四個(gè)輸出端，既Q1Q4，輸出為二十一進(jìn)制碼。另外，它還有一個(gè)清零端R,該端為高電平時(shí)計(jì)數(shù)器清零，各輸出端為低電平。在該電路中，CD4518中的第一計(jì)數(shù)器用于個(gè)位數(shù)計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖從 端不斷輸入時(shí)，它的輸出端IQ1IQ4就會一次輸出從00001001的二進(jìn)制碼。這個(gè)二進(jìn)制碼通過譯碼器IC5的譯碼，就會在數(shù)碼顯示器上顯示09的十個(gè)數(shù)字。CD4518中的第二個(gè)計(jì)數(shù)器用于十位數(shù)計(jì)數(shù)，他的計(jì)數(shù)脈沖來自第一計(jì)數(shù)器的IQ4端的輸出脈沖。當(dāng)?shù)谝挥?jì)數(shù)器至1001后，若再輸入一個(gè)脈沖，則計(jì)數(shù)器便會復(fù)零，輸出端變?yōu)?000，在IQ4由1變?yōu)?的過程中會形

11、成一個(gè)脈沖的下降沿。這個(gè)下降沿作為計(jì)數(shù)脈沖輸入第二計(jì)數(shù)器的端，使十位數(shù)計(jì)1，這個(gè)1被認(rèn)為是個(gè)位數(shù)的進(jìn)位。（2）、顯示電路計(jì)數(shù)顯示部分：采用CD4518組成8421碼同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，對VT2集電極輸出的脈沖信號下降沿進(jìn)行計(jì)數(shù)。為滿足下降沿計(jì)數(shù)的要求，需要將CD4518的cp端接地，計(jì)數(shù)脈沖信號接EN輸入端。因CD4518內(nèi)含兩個(gè)相同的計(jì)數(shù)器，可將第一級的Q4輸出接第二級的EN端，構(gòu)成兩級串行計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)0-99的計(jì)數(shù)顯示。CD4518的第7腳，15腳為清零端Cr,通過電阻R12接地為零電平，與電容C4一起實(shí)現(xiàn)開機(jī)清零作用。譯碼電路采用兩塊CD4543分別組成BCD7段譯器，驅(qū)動LED數(shù)碼顯示器。

12、電阻R13-R26為限流電阻。它可將計(jì)數(shù)器輸出的四位二進(jìn)制碼通過譯碼變?yōu)閿?shù)字顯示器的數(shù)碼筆段，這些筆段分別與數(shù)字09的筆段相對應(yīng)。數(shù)碼譯碼器（CD4543）是一只具有鎖存功能的七段字形譯碼器，它內(nèi)部設(shè)有鎖存單元，可以防止在計(jì)數(shù)過程中顯示的數(shù)字發(fā)生翻動現(xiàn)象。該電路為十六腳扁平塑封結(jié)構(gòu)。它有四個(gè)輸入端（即A、B、C、D，用來輸入由計(jì)數(shù)器輸出的二進(jìn)制碼）、七個(gè)筆段輸出端（即ag，接數(shù)碼顯示管的筆段輸入端）、一個(gè)鎖存控制端LE（當(dāng)LE=1時(shí)，數(shù)據(jù)被送至輸出端；LE=0時(shí)數(shù)據(jù)被鎖存）、一個(gè)消隱控制端BI（當(dāng)BI=1時(shí)，顯示器消隱；BI=0時(shí)，正常顯示）和一個(gè)共陰共陽極控制端DFI（當(dāng)DFI=1時(shí)可接共陽

13、極LED數(shù)碼管；DFI=0時(shí)接共陰極數(shù)碼管）。 在該電路中，LE=1接電源。DFI、BI接地，采用共陰極數(shù)碼顯示管。（二）、元器件選擇電阻全部采用（1/8）W金屬膜電阻。電壓比較器為低功耗，低失調(diào)的LM393，LM393電壓比較器芯片內(nèi)部裝有四個(gè)獨(dú)立的電壓比較器，是很常見的集成電路。它類似于增益不可調(diào)的運(yùn)算放大器。每個(gè)比較器有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，任意一個(gè)端加上一個(gè)固定電壓做參考電壓，如IC2-B的5腳和IC2-A的3腳，另一端加一個(gè)待比較的信號電壓。當(dāng)“+”端電壓高于“-”端時(shí)，輸出管截止，相當(dāng)于輸出端開路，即輸出高電平。當(dāng)“-”端電壓高于“+”端時(shí)，輸出管飽和，相當(dāng)于輸出管接低電平，即輸

14、出低電平。 光電耦合器采用4N35。反光型光電耦合器有兩種。一種是LED和光電二極管封裝在一個(gè)殼內(nèi)，兩者發(fā)射光軸同接收光軸夾一個(gè)銳角，LED發(fā)出的光被測物體反射，并被光電二極管接收，構(gòu)成反光型光電耦合器。另一種是LED和光電二極管平行封裝在一個(gè)殼體內(nèi)，LED發(fā)出的光可以在較遠(yuǎn)的位置上放置的器件放射到光電二極管的光敏面上。顯然這種反光型光電耦合器要比成銳角的耦合器作用距離遠(yuǎn)。本次實(shí)驗(yàn)采用后一種耦合器。光電耦合器特點(diǎn)：(1)、具有電隔離的功能。(2)、信號傳輸是單向性的。(3)、具有抗干擾和噪聲說完能力。(4)、響應(yīng)速度快。(5)、適用方便，具有一般固體器件的可靠性，體積小，重量輕，抗震，密封防水

15、，性能穩(wěn)定，耗電省，成本低，工作溫度范圍在-55100攝氏度。三極管將微弱信號放大，采用VT2為2SC218。1、 電壓比較器電壓比較器就是集成運(yùn)放在非線性狀態(tài)下的具體應(yīng)用所謂電壓比較器，就是一種用來比較輸入信號電壓大小的電子電路它可以將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換成僅有兩個(gè)狀態(tài)的矩形波集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)時(shí)，兩個(gè)輸入端誰的電位高，輸出就反映誰的特征，這是構(gòu)成電壓比較器的理論基礎(chǔ)(1)、比較器的工作原理比較器是由運(yùn)算放大器發(fā)展而來的，比較器電路可看作是運(yùn)算放大器的一種應(yīng)用電路。由于比較器電路應(yīng)用較為廣泛，所以開發(fā)出了專門的比較器集成電路。(2) 、電壓比較器的分類1)、過零比較器：參考電壓為零，輸

16、入信號每過零時(shí)，輸出發(fā)生躍變，它實(shí)際上是一個(gè)單限比較器最簡單的應(yīng)用是可以將正弦波變?yōu)榉讲?)、滯回比較器：利用正反饋來影響原來的參考電壓使參考電位與此時(shí)的輸出狀態(tài)有關(guān)，從而消除在原來的參考電位附近輸入信號由于受干擾而產(chǎn)生的空翻現(xiàn)象3)、雙限比較器：由兩個(gè)單限比較器組成所謂的雙限比較器(也稱為窗口比較器)，可以將輸入信號按需要范圍進(jìn)行選取(3) 比較器與運(yùn)放的差別運(yùn)放可以做比較器電路，但性能較好的比較器比通用運(yùn)放的開環(huán)增益更高，輸入失調(diào)電壓更小，共模輸入電壓范圍更大，壓擺率較高（使比較器響應(yīng)速度更快）。另外，比較器的輸出級常用集電極開路結(jié)構(gòu)，如圖2-10示，它外部需要接一個(gè)上拉電阻或直接驅(qū)動不同

17、電源電壓的負(fù)載，應(yīng)用上更加靈活。但也有一些比較器為互補(bǔ)輸出，無需上拉電阻。這里順便要指出的是，比較器電路本身也有技術(shù)指標(biāo)要求，如精度，響應(yīng)速度，傳播延遲時(shí)間、靈敏度等，大部分參數(shù)與運(yùn)放的參數(shù)相同。在要求不高時(shí)可采用通用運(yùn)放來作比較器電路。如A/D變換器電路中要求采用精密比較器電路。 圖2-10 電平轉(zhuǎn)換與驅(qū)動繼電器由于比較器與運(yùn)放的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本相同，其大部分參數(shù)與運(yùn)放的參數(shù)項(xiàng)基本一樣（如輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流。輸入偏置電流等）。(4) LM393LM393是雙電壓比較器集成電路。該電路的特點(diǎn)如下：工作電源電壓范圍寬，可單電源供電，也可雙電源供電，單電源：為2V36V ，雙電源：(1V18V

18、);消耗電流小，Icc=0.8mA；輸入失調(diào)電壓小，VIO=2mV;共模輸入電壓范圍寬，Vic=0Vcc-1.5V;輸出與TTL,DTL,MOS,COMS等兼容；輸出可以用開路集電極連接“或門”；采用雙列直插8腳塑料封裝（DIP8）和微型的雙列8腳塑料封裝（SOP8）;圖2-11 電壓比較器LM393內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2、光耦合器光耦合器（optical coupler，英文縮寫為OC）亦稱光電隔離器，簡稱光耦。光耦合器以光為媒介傳輸電信號。它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應(yīng)用。目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接

19、收及信號放大。輸入的電信號驅(qū)動發(fā)光二極管（LED），使之發(fā)出一定波長的光，被光探測器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出。這就完成了電光電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點(diǎn)，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強(qiáng)的共模抑制能力。所以，它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計(jì)算機(jī)數(shù)字通信及實(shí)時(shí)控制中作為信號隔離的接口器件，可以大大增加計(jì)算機(jī)工作的可靠性。（1)、光耦合器工作原理用于傳遞模擬信號的光耦合器的發(fā)光器件為二極管、光接收器為光敏三極管。當(dāng)有電流

20、通過發(fā)光二極管時(shí)，便形成一個(gè)光源，該光源照射到光敏三極管表面上，使光敏三極管產(chǎn)生集電極電流，該電流的大小與光照的強(qiáng)弱，亦即流過二極管的正向電流的大小成正比。由于光耦合器的輸入端和輸出端之間通過光信號來傳輸，因而兩部分之間在電氣上完全隔離，沒有電信號的反饋和干擾，故性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)。發(fā)光管和光敏管之間的耦合電容?。?pf左右）、耐壓高(2.5KV左右)，故共模抑制比很高。輸入和輸出間的電隔離度取決于兩部分供電電源間的絕緣電阻。此外，因其輸入電阻?。s10），對高內(nèi)阻源的噪聲相當(dāng)于被短接。因此，由光耦合器構(gòu)成的模擬信號隔離電路具有優(yōu)良的電氣性能。（2）、光耦合器的優(yōu)點(diǎn)信號單向傳輸，輸入端與輸

21、出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，輸出信號對輸入端無影響，抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定，無觸點(diǎn)，使用壽命長，傳輸效率高。光耦合器是70年代發(fā)展起來產(chǎn)新型器件，現(xiàn)已廣泛用于電氣絕緣、電平轉(zhuǎn)換、級間耦合、驅(qū)動電路、開關(guān)電路、斬波器、多諧振蕩器、信號隔離、級間隔離 、脈沖放大電路、數(shù)字儀表、遠(yuǎn)距離信號傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設(shè)備及微機(jī)接口中。在單片開關(guān)電源中，利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路，通過調(diào)節(jié)控制端電流來改變占空比，達(dá)到精密穩(wěn)壓目的。（3）、光耦4N354N35 ， 4N36 ， 4N37系列光耦合隔離器包括紅外光發(fā)光二極管和硅光電晶體管的NPN在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的6針雙線塑料封裝。圖

22、2-13 4N35頂視圖管腳：1.陽極 2.陰極 3.不相連 4.發(fā)射集 5.集電極 6.基極輸入二極管最大額定值：正向電流六十毫安；反向電壓6V；功耗105mW；輸出晶體管最大額定值：集電極發(fā)射極電壓BVCEO 30V；集電極基電壓BVCBO 70V；輻射源集電極電壓BVECO至6V；功耗160mW功率消耗：總功率消耗200mW；（線性減少2.67mW / 25 以上）。3 、計(jì)數(shù)器同步加計(jì)數(shù)器CD4518CD4518 為雙BCD 加計(jì)數(shù)器，該器件由兩個(gè)相同的同步4 級計(jì)數(shù)器組成。計(jì)數(shù)器級為D 型觸發(fā)器。具有內(nèi)部可交換CP 和EN 線，用于在時(shí)鐘上升沿或下降沿加計(jì)數(shù)。在單個(gè)單元運(yùn)算中，EN

23、輸入保持高電平，且在CP 上升沿進(jìn)位。CR 線為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清零。計(jì)數(shù)器在脈動模式可級聯(lián)，通過將Q3 連接至下一計(jì)數(shù)器的EN 輸入端可實(shí)現(xiàn)級聯(lián)。同時(shí)后者的CP輸入保持低電平。CD4518 提供了16引線多層陶瓷雙列直插、熔封陶瓷雙列直插、塑料雙列直插和陶瓷片狀載體4種封裝形式。圖2-22 CD4518管腳圖工作條件：電源電壓范圍3V15V；輸入電壓范圍0VVDD工作溫度范圍：M 類55125；E 類4085極限值：電源電壓0.5V18V；輸入電壓0.5VVDD+0.5V；輸入電流10mA；儲存穩(wěn)定65150圖2-24 波形圖引出端功能符號：1CP、2CP 時(shí)鐘輸入端1CR、2CR 清除端1

24、EN、2EN 計(jì)數(shù)允許控制端1Q01Q3 計(jì)數(shù)器輸出端2Q02Q3 計(jì)數(shù)器輸出端VDD 正電源 Vss 地表2-3 功能表輸入輸出功能CPCRENLH加計(jì)數(shù)LL加計(jì)數(shù)HLLLLL保持H全部為L4、譯碼器譯碼是編碼的逆過程，它的功能是將具有特定含義的二進(jìn)制碼進(jìn)行辨別，并轉(zhuǎn)換成控制信號，具有譯碼功能的邏輯電路稱為譯碼器。譯碼器是組合邏輯電路的一個(gè)重要的器件，其可以分為：變量譯碼和顯示譯碼兩類。變量譯碼一般是一種較少輸入變?yōu)檩^多輸出的器件，一般分為2n譯碼和8421BCD碼譯碼兩類。顯示譯碼主要解決二進(jìn)制數(shù)顯示成對應(yīng)的十、或十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換功能，一般其可分為驅(qū)動LED和驅(qū)動LCD兩類。顯示譯碼器主要

25、由譯碼器和驅(qū)動器兩部分組成，通常這二者都集成在一塊芯片中。本電路所用顯示譯碼器是CD4543，CD4543是一個(gè)BCD-7段鎖存器/解碼器/驅(qū)動器，有燈測試功能；有消隱輸入端；以異或門作輸出級。它可將計(jì)數(shù)器輸出的四位二進(jìn)制碼通過譯碼變?yōu)閿?shù)字顯示器的數(shù)碼筆段。主要用于液晶顯示器的應(yīng)用.。它也能驅(qū)動發(fā)光二極管，白熾燈，氣體放電，和熒光顯示器。顯示譯碼器（CD4543）是一只具有鎖存功能的七段字形譯碼器，它內(nèi)部設(shè)有鎖存單元，可以防止在計(jì)數(shù)過程中顯示的數(shù)字發(fā)生翻動現(xiàn)象。該電路為十六腳扁平塑封結(jié)構(gòu)。它有四個(gè)輸入端（即A、B、C、D，用來輸入由計(jì)數(shù)器輸出的二進(jìn)制碼）、七個(gè)筆段輸出端（即ag，接數(shù)碼顯示管的

26、筆段輸入端）、一個(gè)鎖存控制端LE（當(dāng)LE=1時(shí)，數(shù)據(jù)被送至輸出端；LE=0時(shí)數(shù)據(jù)被鎖存）、一個(gè)消隱控制端BI（當(dāng)BI=1時(shí)，顯示器消隱；BI=0時(shí)，正常顯示）和一個(gè)共陰共陽極控制端DFI（當(dāng)DFI=1時(shí)可接共陽極LED數(shù)碼管；DFI=0時(shí)接共陰極數(shù)碼管）。圖2-25 BCD-7段鎖存器/解碼器/驅(qū)動器的功能圖圖2-26 CD4543管腳圖5 、數(shù)碼管數(shù)碼顯示器件有多種形式，目前廣泛使用的是七段數(shù)碼顯示器，簡稱七段數(shù)碼管。主要包括發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管和液晶顯示(LCD)數(shù)碼管兩種。(1)、 LED數(shù)碼管LED是Light Emitting Diode的縮寫，直譯為光發(fā)射二極管。由于作為單個(gè)

27、發(fā)光元素LED發(fā)光器件的尺寸不能做的太小，對于小尺寸的LED顯示器件，一般是筆劃段型的，廣泛用于顯示儀表之中；大型尺寸的一般是點(diǎn)陣型器件，往往用于大型的和特大型的顯示屏中。LED顯示器件有共陽極譯碼器必須輸出低電平才能驅(qū)動相應(yīng)的發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光；和共陰極譯碼器必須輸出高電平才能驅(qū)動相應(yīng)的發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光。對于筆劃段型的如圖2-27所示。圖(a) 是共陽極的示意圖，圖(b)是共陰極的示意圖。（a）共陽極接法（b）共陰極接法圖2-27 LED數(shù)碼管內(nèi)部接法圖2-28 LED 數(shù)碼管應(yīng)用電路（三）、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 當(dāng)物體若干次經(jīng)過紅外發(fā)光二極管和光敏三極管之間時(shí)，紅外發(fā)射-接收計(jì)數(shù)器開始正常計(jì)數(shù)，但是

28、有點(diǎn)不穩(wěn)定。在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)考慮提高計(jì)數(shù)器的穩(wěn)定性。電路板實(shí)物圖圖2-29 電路板實(shí)物第三章 注意事項(xiàng)及制作心得（一）、 注意事項(xiàng)：元器件使用前，要檢查每一個(gè)元器件的質(zhì)量，用萬用表的歐姆擋檢查一下電阻、電容、紅外發(fā)光二極管、光敏三極管、三極管、LED數(shù)碼顯示管的好壞。對于LED數(shù)碼顯示管，將電源引腳接普通電源的負(fù)極，電源正極夾一個(gè)電阻接數(shù)碼顯示管的其他引腳，由數(shù)碼管a、b、c、d、e、f、g、dp部分燈亮來判斷對應(yīng)的引腳的。必要時(shí)，檢測集成塊的好壞。集成塊最好不要直接焊接在印制電路板上，用集成塊管座來焊接，然后插上集成塊，安插時(shí)應(yīng)特別注意集成塊的管腳順序。注意電路元器件的正負(fù)極，接好電路檢查，正

29、確接入電路中。IC2-A的8腳接電源，4腳接地，不要接反。紅外發(fā)光二極管的發(fā)出的光最好是直射到光敏三極管的光窗。焊接注意事項(xiàng)：1、電烙鐵的選擇和使用：選用30W左右的功率比較合適。電烙鐵經(jīng)過長時(shí)間使用后，烙鐵頭部會生成一層氧化物，這時(shí)它就不容易吃錫，這時(shí)可以用銼刀銼掉氧化層，將烙鐵通電后等烙鐵頭部微熱時(shí)插入松香，涂上焊錫即可繼續(xù)使用，新買來的電烙鐵也必須。 2、焊接方法：元件必須清潔和鍍錫，電子元件保存在空氣中，由于氧化的作用，元件引腳上附有一層氧化膜，同時(shí)還有其它污垢，焊接前可用小刀刮掉氧化膜，并且立即涂上一層焊錫（俗稱搪錫），然后再進(jìn)行焊接。經(jīng)過上述處理后元件容易焊牢，不容易出現(xiàn)虛焊現(xiàn)象。

30、 3、焊接溫度和焊接時(shí)間的控制：焊接時(shí)應(yīng)使電烙鐵的溫度高于焊錫的溫度，但也不能太高，以烙鐵頭接觸松香剛剛冒煙為好。焊接時(shí)間太短，焊點(diǎn)的溫度過低，焊點(diǎn)融化不充分，焊點(diǎn)粗糙容易造成虛焊，反之焊接時(shí)間過長，焊錫容易流淌，并且容易使元件過熱損壞元件。在焊接時(shí)，一般將電烙鐵在焊接處來回移動或者用力擠壓，這種方法是錯(cuò)誤的。正確的方法是用電烙鐵的搪錫面去接觸焊接點(diǎn)，這樣傳熱面積大，焊接速度快。4、焊接后的檢查焊接結(jié)束后必須檢查有無漏焊、虛焊以及由于焊錫流淌造成的元件短路。虛焊較難發(fā)現(xiàn)，可用鑷子夾住元件引腳輕輕拉動，如發(fā)現(xiàn)搖動應(yīng)立即補(bǔ)焊?；蛘吆噶嫌玫锰喽斐膳c臨近短路，徹底查清楚后，才可進(jìn)行校準(zhǔn)和測試性能。

31、（二）、制作心得： 課程設(shè)計(jì)剛開始，拿著選定的題目不知如何入手。畢竟課程設(shè)計(jì)不同于實(shí)驗(yàn)課，電路圖都要自己設(shè)計(jì)。靜下心來仔細(xì)分析題目，再加上指導(dǎo)老師的說明與提示，心中才有了譜。將整個(gè)系統(tǒng)根據(jù)不同的功能劃分成模塊，再分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，逐個(gè)攻破，最后再將其整合即可。在設(shè)計(jì)過程中，既有用過的芯片，又有沒用過的，只能自己查表，分析功能，即學(xué)即用。最后調(diào)試階段，哪怕一個(gè)小小的錯(cuò)誤也會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。只好一條線一條線地查，一個(gè)孔一個(gè)孔地測。結(jié)果終于出來了，又發(fā)現(xiàn)有的地方還應(yīng)改進(jìn)。 通過這次課程設(shè)計(jì)，使我們受益頗多。即鞏固了課堂上學(xué)到的理論知識，又掌握了常用集成電路芯片的使用。在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)了數(shù)點(diǎn)和模電的基本思想和

32、方法，學(xué)會了科學(xué)地分析實(shí)際問題，通過查資料、分析資料及請教老師和同學(xué)等多種途徑，獨(dú)立解決問題。同時(shí)，也培養(yǎng)了我們認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。實(shí)在是“盡信書不如無書”，有些資料也是有待改進(jìn)的，所以還是要相信自己的判斷，堅(jiān)信自己一定能解決遇到的問題，就不怕有問題！通過理論和實(shí)踐，使我了解紅外發(fā)射-接收計(jì)數(shù)器的工作原理，特性參數(shù)，掌握紅外發(fā)射-接收計(jì)數(shù)器的線路組成、基本工作原理、分析方法、技術(shù)要求及一些典型集成電路的實(shí)際應(yīng)用，并且具備一定的理論水平和足夠的實(shí)踐技能，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)、掌握電子技術(shù)的專業(yè)知識和職業(yè)技能打下基礎(chǔ)。結(jié)束語本設(shè)計(jì)在老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下才完成，從課題選擇、方案論證到具體設(shè)計(jì)和調(diào)試，無

33、不凝聚著老師的心血和汗水，在學(xué)習(xí)和生活中，也始終感受著老師的精心指導(dǎo)和無私的關(guān)懷，我受益匪淺。在此向老師表示深深的感謝和崇高的敬意。 紅外發(fā)射-接收計(jì)數(shù)器具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過多次測試，該系統(tǒng)工作情況穩(wěn)定。參考文獻(xiàn)：1.光電探測技術(shù) M，王臻、劉孟華，湖北科學(xué)技術(shù)出版社，2008.82.模擬電子技術(shù) M，陳仲林、王靚，北京人民郵電出版社，2006.23.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) M，邱寄帆、唐程山，北京人民郵電出版社，2005.94.光機(jī)電應(yīng)用電路設(shè)計(jì)、組裝與調(diào)試 M，李建新、劉新靈，武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院 附錄附錄1元器件表名稱型號規(guī)格數(shù)量名稱型號規(guī)格數(shù)量電阻1k14極性電容1uF1電阻30

34、k3無極性電容100pF1電阻2.4K1紅外發(fā)光二極管SE3031電阻62K2光敏三極管3DU121電阻1M1三極管2SC2181電阻10k3光電耦合器4N351電阻3.9K1共陰極顯示器2芯片CD45432PCB板1芯片CD45181芯片LM3931附錄2 武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)成績鑒定表姓名王暢系光電子與通信工程系專業(yè)光機(jī)電一體化應(yīng)用班級光電0802論文題目基于紅外發(fā)射-接收的轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)指導(dǎo)教師鄧峰關(guān)鍵詞計(jì)數(shù)器 LED 紅外 光敏三極管 光電耦合器 論文內(nèi)容摘要該系統(tǒng)可將機(jī)械或人工計(jì)數(shù)方式變?yōu)殡娮佑?jì)數(shù)，并且采用LED數(shù)碼顯示，簡單直觀，可適用于諸多行業(yè)，滿足現(xiàn)代生產(chǎn)、生活方式的需求。紅外發(fā)射接收轉(zhuǎn)速測量是采用紅外線遮光方式，利用紅外對射管作計(jì)數(shù)傳感器，當(dāng)有物體通過時(shí)光被遮住，接收模塊輸出一個(gè)高電平脈沖，對此脈沖