工廠流水線產(chǎn)品計(jì)數(shù)器

1、1數(shù)顯流水線產(chǎn)品計(jì)數(shù)器數(shù)顯流水線產(chǎn)品計(jì)數(shù)器目 錄摘要 關(guān)鍵字 .2第一章 引言 .3第二章 電路設(shè)計(jì)方案 .42.1 電路系統(tǒng)方框圖.62.2 電路原理圖 .72.3 各子模塊電路工作原理 .7第三章 單元電路及仿真 .12 3.1 直流穩(wěn)壓電路.12 3.2 紅外發(fā)射電路.14 3.3 紅外接收及放大電路.14 3.4 脈沖整形電路.17 3.5 計(jì)數(shù)/譯碼/顯示電路.17 3.6 報(bào)警電路.18第四章 PROTEL 設(shè)計(jì) .19第五章 設(shè)計(jì)過(guò)程中的心得體會(huì) .20第六章 參考文獻(xiàn)及材料清單 .212摘要摘要計(jì)數(shù)器對(duì)某物件進(jìn)行自動(dòng)計(jì)數(shù)，在實(shí)際生產(chǎn)生活中具有廣泛的應(yīng)用，對(duì)通過(guò)的物體進(jìn)行計(jì)數(shù)，實(shí)

2、現(xiàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的搜集，如在生產(chǎn)流水線包裝數(shù)量控制等領(lǐng)域的應(yīng)用，可以節(jié)省勞動(dòng)力，能高效地完成任務(wù)。紅外計(jì)數(shù)器采用紅外傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)通過(guò)計(jì)數(shù)器的物體進(jìn)行計(jì)數(shù)，是一種非接觸式計(jì)數(shù)，在部分場(chǎng)合有著其無(wú)比的優(yōu)越性，從而使其廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)化控制等領(lǐng)域。第一章第一章 引言引言電子計(jì)數(shù)器在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。人類社會(huì)對(duì)電子計(jì)數(shù)器提出的越來(lái)越高的要求，電子計(jì)數(shù)器技術(shù)的發(fā)展和電子技術(shù)的高速發(fā)展密不可分，從而為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)則提供了堅(jiān)強(qiáng)的后盾。本電路的制作是根據(jù)生產(chǎn)生活中的需要而設(shè)計(jì)出來(lái)的一種計(jì)數(shù)器。它適用于工廠生產(chǎn)流水線的計(jì)數(shù)等方面，具有成本低、靈敏度

3、高和制作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。該計(jì)數(shù)器用于實(shí)現(xiàn)工廠流水線產(chǎn)品在 0-9999 范圍內(nèi)計(jì)數(shù)。電路采用 220V 市電經(jīng)變壓器降壓,再經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓電路整流，濾波，7812 三3端集成穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓，輸出+12V 的直流電源對(duì)各個(gè)模塊供電。當(dāng)傳送帶上一件產(chǎn)品通過(guò)計(jì)數(shù)器時(shí)，紅外發(fā)射管發(fā)出的信號(hào)被阻擋，紅外線接收管檢測(cè)產(chǎn)生模擬信號(hào)，經(jīng)放大后通過(guò) NE555 構(gòu)成的施密特觸發(fā)器對(duì)傳感器模擬信號(hào)進(jìn)行波形整形，信號(hào)進(jìn)入 CD40110 和數(shù)碼管組成的計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路，進(jìn)行計(jì)數(shù)、譯碼、驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，最終通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。產(chǎn)品計(jì)數(shù)滿 9999 時(shí)，喇叭發(fā)出聲音報(bào)警。關(guān)鍵字：關(guān)鍵字：計(jì)數(shù)器、電源、整形、譯碼、鎖存、NE555。

4、課程設(shè)計(jì)目的 本課題要求設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字顯示流水線產(chǎn)品計(jì)數(shù)器。通過(guò)設(shè)計(jì)，加深學(xué)生對(duì)所學(xué)各門(mén)電子技術(shù)課程理論知識(shí)的理解，提高學(xué)生對(duì)所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用的結(jié)合能力，拓寬知識(shí)面，系統(tǒng)地進(jìn)行電子技術(shù)的工程實(shí)踐訓(xùn)練，在生產(chǎn)實(shí)際中得到初步的鍛煉。通過(guò)設(shè)計(jì)，全面提高學(xué)生分析、判斷、解決問(wèn)題的能力，使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力、查詢資料能力及書(shū)寫(xiě)報(bào)告能力，有一個(gè)較大的提高，為畢業(yè)設(shè)計(jì)打下一定的基礎(chǔ)。4課程設(shè)計(jì)內(nèi)容1.設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字顯示流水線產(chǎn)品計(jì)數(shù)器。并畫(huà)出電路原理圖。2.對(duì)給定的電路要求及參數(shù)指標(biāo)，分單元進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行必要的計(jì)算，選擇元器件參數(shù)。3.對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真驗(yàn)證（可分單元進(jìn)行仿真） 。課程設(shè)

5、計(jì)要求1.功能描述：非接觸方式的流水線上產(chǎn)品個(gè)數(shù)的計(jì)數(shù)。2.技術(shù)指標(biāo)：（1）產(chǎn)品計(jì)數(shù)器顯示范圍：09999。（2）4 位數(shù)字顯示。（3）顯示刷新時(shí)間：1s。（4）電源電壓：12V。（5）供電電源：220V AC。3.畫(huà)出數(shù)顯流水線產(chǎn)品計(jì)數(shù)器的電原理圖，并選擇元件參數(shù)。 4.對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真（可分單元進(jìn)行仿真） ，給出仿真的結(jié)果。5第二章第二章 電路設(shè)計(jì)方案電路設(shè)計(jì)方案2.1 電路系統(tǒng)方框圖電路系統(tǒng)方框圖 直流穩(wěn)壓電路紅外發(fā)射電路接收及放大電路脈沖整形電路計(jì)數(shù)，譯碼，顯示電路報(bào)警電路變壓器 T1 降壓，AC 2220VDC 12V多諧振蕩器控制紅外發(fā)射管發(fā)射紅外線NE555 組成施密特觸發(fā)器

6、脈沖整形紅外接收管接收信號(hào)并放大CD40110 計(jì)數(shù)、譯碼、鎖存及驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示多諧振蕩器驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器報(bào)警6 2.22.2 電路系統(tǒng)原理圖電路系統(tǒng)原理圖2.32.3 電路工作原理電路工作原理本電路由直流電源、紅外發(fā)射管與接收管、NE555 組成多諧振蕩器及施密特觸發(fā)器、CD40110、數(shù)碼管等器件組成，主要功能是實(shí)現(xiàn)工廠流水線產(chǎn)品的計(jì)數(shù)。（1 1）直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 220V 市電經(jīng)變壓降壓器 T1 降壓，四個(gè)二極管組成整流橋整流形成脈動(dòng)的直流，再經(jīng)過(guò)電容濾波、穩(wěn)壓塊 LM7812 穩(wěn)壓輸出穩(wěn)定的直流電壓給其他模塊電路供電。7（2 2）紅外發(fā)射電路紅外發(fā)射電路 PH301 為紅外線發(fā)射管。

7、紅外發(fā)射管是由紅外發(fā)光二級(jí)管矩組成發(fā)光體，用紅外輻射效率高的材料（常用砷化鎵）制成 PN 結(jié)，正向偏壓向 PN 結(jié)注入電流激發(fā)紅外光，其光譜功率分布為中心波長(zhǎng) 830950nm。由 NE555 組成的多諧振蕩器驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管 PH301發(fā)射紅外線，使紅外線發(fā)射穩(wěn)定，抗干擾性好。 8NE555：555 定時(shí)器是一種中規(guī)模集成定時(shí)器，由一個(gè)分壓器，兩個(gè)電壓比較器，一個(gè) RS 觸發(fā)器，一個(gè)功率輸出級(jí)，一個(gè)放電晶體管組成。下圖是內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖、引腳圖和功能表。 （3）接收及放大電路接收及放大電路 PH302 為紅外線接收管。本設(shè)計(jì)采用光電二極管。紅外線接收管是將紅外線光信號(hào)變成電信號(hào)的半導(dǎo)體器件，它的核心

8、部件是一個(gè)特殊材料的 PN 結(jié)。沒(méi)有光照時(shí)，反向電流很?。ò惦娏鳎?，當(dāng)有紅外線光照時(shí)，攜帶能量的紅外線光子進(jìn)入 PN 結(jié)后，把能量傳給共價(jià)鍵上的束縛電子，使部分電子掙脫共價(jià)鍵，從而產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。它們?cè)诜聪螂妷鹤饔孟聟⒓悠七\(yùn)動(dòng)，使反向電流明顯變大，9光的強(qiáng)度越大，反向電流也越大（光電導(dǎo)）。如果在外電路上接上負(fù)載，負(fù)載上就獲得了電信號(hào)。當(dāng)一件產(chǎn)品通過(guò)計(jì)數(shù)器時(shí)，阻擋了接收管接收紅外線的強(qiáng)度，這時(shí)產(chǎn)生了一個(gè)低電平的脈沖信號(hào)。沒(méi)有產(chǎn)品經(jīng)過(guò)時(shí)，紅外線接收管接收發(fā)射管發(fā)出的紅外線，產(chǎn)生一個(gè)高電平信號(hào)，與電阻 R3 串聯(lián)后進(jìn)行分壓，可以根據(jù)信號(hào)的有無(wú)形成一系列的脈沖信號(hào)。（4 4）整形電路整形電路由于紅

9、外接收的信號(hào)不完全是數(shù)字信號(hào)，它帶有模擬的信號(hào)在里面。所以，在送到 CD40110 之前需先對(duì)它進(jìn)行適當(dāng)放大并整形。放大電路由一級(jí)低通同相放大器 IC1A,一級(jí)低通反相放大器 IC1B，一級(jí)電壓比較器 IC1C 組成。整形電路是由 NE555 組成的施密特觸發(fā)器，當(dāng)信號(hào)小于 1/3V 時(shí)，施密特觸發(fā)器輸出為高電平；當(dāng)信號(hào)大于2/3Vcc 時(shí)，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)字信號(hào) CP，送到 CD40110 低位顯示的 CPU 端。 10（5 5）計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路 40110 是十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器/鎖存器/譯碼器/驅(qū)動(dòng)器，具有加減計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器狀態(tài)鎖

10、存，七段顯示譯碼輸出等功能。當(dāng) CD40110接收到 CP 信號(hào)的上升沿時(shí)，CD40110 開(kāi)始計(jì)數(shù)，經(jīng)過(guò)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(shí)，再來(lái)一個(gè)脈沖，個(gè)位的數(shù)碼管就顯示 0，同時(shí) CD40110 的進(jìn)位端 QCO 有一個(gè)上升沿的信號(hào)給十位的 CD40110 的 CPU 端，以此類推，就可以實(shí)現(xiàn)四位的計(jì)數(shù)。CD40110 引出端排列圖和功能表。（6 6）報(bào)警電路報(bào)警電路 計(jì)數(shù)達(dá)到 9999 時(shí)，高位給出一個(gè)信號(hào)，經(jīng)過(guò)兩個(gè)非門(mén)組成的11簡(jiǎn)單延時(shí)（使報(bào)警時(shí)間加長(zhǎng)） ，送入 NE555 組成的多諧振蕩器，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲報(bào)警。第第 3 3 章章 單元電路及仿真單元電路及仿真3.1

11、3.1 直流穩(wěn)壓電路仿真及結(jié)果直流穩(wěn)壓電路仿真及結(jié)果 從圖中可知電源基本維持在+12V 左右。123 3. .2 2 紅紅外外發(fā)發(fā)射射仿仿真真及及結(jié)結(jié)果果 3 3. .3 3 接接收收及及放放大大電電路路仿仿真真133.3.1 C CD D4 40 01 11 10 0 控控制制電電路路 CD40110 為十進(jìn)制加減計(jì)數(shù)器/所存/七段譯碼/驅(qū)動(dòng)器，具有加減計(jì)數(shù)、計(jì)數(shù)器狀態(tài)所存、七位顯示譯碼輸出和驅(qū)動(dòng)等功能。CD40110 有 2 個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端 CPu 和 CPd，分別用作加計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入和減計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入。由于電路內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)預(yù)處理邏輯，因此當(dāng)一個(gè)時(shí)鐘輸入端計(jì)數(shù)工作時(shí)，另一個(gè)時(shí)鐘輸入端可

12、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(jì)數(shù)器為 09時(shí)，BO 輸出負(fù)脈沖。在多片級(jí)聯(lián)時(shí)，只需要將 CO 和 BO 分別接至CD40110 的 CPU 和 CPD 端就可以組成多位計(jì)數(shù)器。CD40110 是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼七段碼譯碼器，特點(diǎn)如下：14 具有 BCD 轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的 CMOS電路提供較大的拉電流?？芍苯域?qū)動(dòng) LED 顯示器。CD40110 是一片 CMOS BCD鎖存/7 段譯碼/驅(qū)動(dòng)器，引腳排列如圖 所示。其中 a b c d 為 BCD 碼輸入，a 為最低位。LT 為燈測(cè)試端，加高電

13、平時(shí)，顯示器正常顯示，加低電平時(shí)，顯示器一直顯示數(shù)碼“8”，各筆段都被點(diǎn)亮，以檢查顯示器是否有故障。BI為消隱功能端，低電平時(shí)使所有筆段均消隱，正常顯示時(shí)， B1 端應(yīng)加高電平。另外 CD40110 有拒絕偽碼的特點(diǎn)，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)越過(guò)十進(jìn)制數(shù) 9(1001)時(shí)，顯示字形也自行消隱。LE 是鎖存控制端，高電平時(shí)鎖存，低電平時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。ag 是 7 段輸出，可驅(qū)動(dòng)共陽(yáng) LED數(shù)碼管。另外，CD40110 顯示數(shù)“6”時(shí)，a 段消隱；顯示數(shù)“9”時(shí)，d 段消隱，所以顯示 6、9 這兩個(gè)數(shù)時(shí)，字形不太美觀，若要多位計(jì)數(shù)，只需將多個(gè) CD40110 級(jí)聯(lián)，每級(jí)輸出接一只 數(shù)碼管即可。15 3.43.4 整

14、形電路仿真及結(jié)果整形電路仿真及結(jié)果 3.53.5 計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路仿真及結(jié)果計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路仿真及結(jié)果16 為了驗(yàn)證計(jì)數(shù)器/鎖存/七段譯碼/驅(qū)動(dòng)器，我們采用 74LS90 驗(yàn)證電路原理。（因?yàn)榉抡鎺?kù)沒(méi)有 CD40110）3.63.6 報(bào)警電路及仿真報(bào)警電路及仿真17 第四章第四章 ProtelProtel 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 大三上半學(xué)期我選修了電子 CAD 這門(mén)專業(yè)選修課，課上我認(rèn)真學(xué)習(xí)了 Protel 99SE 這個(gè)非常實(shí)用的軟件。剛好在課設(shè)中用上。第五章第五章 設(shè)計(jì)過(guò)程心得體會(huì)設(shè)計(jì)過(guò)程心得體會(huì) 作為一名電子信息工程專業(yè)的學(xué)生，我在大學(xué)這三年的學(xué)習(xí)生活中，系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了電子及其相關(guān)專業(yè)的各門(mén)課

15、程。我們的課程以數(shù)電、模電為基礎(chǔ)，進(jìn)一步又學(xué)習(xí)了高頻電子線路，自動(dòng)控制原理等專業(yè)課程。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)查閱大量的相關(guān)資料，與同學(xué)們交流經(jīng)驗(yàn)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，熟練掌握了 Protel 99SE、MultiSIM 10 等相關(guān)軟件的操作方法，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了對(duì)自己的信心。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)，工作，生活有非常重要的影響。這18是我的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益！感謝老師的辛勤指導(dǎo)和同學(xué)們的通力合作！第第 6 6 章章 參考文獻(xiàn)及材料清單參考文獻(xiàn)及材料清單Multisim&ultiboord