數(shù)字轉(zhuǎn)速表設(shè)計(jì)正文

1、目 錄1 緒論21.1 課題描述21.2 基本工作原理及框圖32 相關(guān)芯片及硬件電路設(shè)計(jì)3 2.1 霍爾集成傳感器.3 2.2 時(shí)基信號(hào)發(fā)生器.5 2.2.1 555定時(shí)器基本組成.5 2.2.2 555定時(shí)器的主要性能參數(shù).6 由555定時(shí)器的構(gòu)成的實(shí)際信號(hào)發(fā)生器的電路圖及工作原理.7 2.3 選通門(mén)電路.8 CD4011的引腳圖和功能.8 CD4011構(gòu)成的選通門(mén)電路.8 2.4 三位十進(jìn)制計(jì)數(shù)及LED顯示組件電路.9 CL102的特點(diǎn).9 CL102的引腳功能.10總 結(jié)11致 謝12參考文獻(xiàn)131 緒論 課題描述 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展電子應(yīng)用技術(shù)日益頻繁的被人們所利用，不僅在日常生活中而

2、且在生產(chǎn)中更是被人們喜于接受。這些對(duì)推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及提高生產(chǎn)效率等有重大意義。電子技術(shù)應(yīng)用不僅應(yīng)用在高端科技領(lǐng)域內(nèi)而且和生活息息相關(guān)，例如各種電器電路板設(shè)計(jì)，維修等都需要結(jié)合電子技術(shù)來(lái)完成。而作為電子信息工程專業(yè)的學(xué)生掌握這一技術(shù)顯得更為重要，而課程設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)是對(duì)我們是否掌握知識(shí)的一大考驗(yàn)，或者是理論結(jié)合實(shí)際的一種鍛煉，更是對(duì)我們前面所學(xué)過(guò)的科目如模擬電子技術(shù)才，數(shù)字電子技術(shù)以及原理圖設(shè)計(jì)等的綜合應(yīng)用。而且通過(guò)數(shù)字轉(zhuǎn)速表設(shè)計(jì)這課題的設(shè)計(jì)通過(guò)真正意義上的實(shí)踐來(lái)發(fā)現(xiàn)自己的不足并通過(guò)深思后再得到老師和同學(xué)的幫助更能留下深的印象并在以后的學(xué)習(xí)實(shí)踐中來(lái)彌補(bǔ)自己的不足。而課程設(shè)計(jì)最大一方面的意義是能

3、提高我們得應(yīng)用能力和科技創(chuàng)新能力。本課題是設(shè)計(jì)一個(gè)具有實(shí)際應(yīng)用意義的電子轉(zhuǎn)速表，它是一個(gè)將被測(cè)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速用數(shù)碼顯示電路進(jìn)行定量顯示的技術(shù)裝置。 基本工作原理及框圖本課題設(shè)計(jì)的數(shù)字轉(zhuǎn)速表是由裝有永久磁鐵的轉(zhuǎn)盤(pán)、霍爾集成傳感器、選通門(mén)電路、時(shí)基信號(hào)電路、計(jì)數(shù)及數(shù)碼顯示電路等組成。其基本工作原理是：由霍爾傳感器獲取轉(zhuǎn)速信號(hào),次信號(hào)通過(guò)由時(shí)基信號(hào)控制的選通門(mén)，最后被送進(jìn)計(jì)數(shù)器，通過(guò)對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)而推算出轉(zhuǎn)速,并由數(shù)字顯示器件直接顯示。轉(zhuǎn)盤(pán)裝置和霍爾集成傳感器IC3(SH13)時(shí)基電路(555定時(shí)器)與非門(mén)數(shù)字顯示組件電路（CL102） 圖1 數(shù)字轉(zhuǎn)速表框圖下圖用Protel 99 SE軟件畫(huà)出，其中霍

4、爾集成傳感器由30 20 T代替?；竟ぷ髟砜驁D如下圖所示 圖2 原理圖2 相關(guān)芯片及硬件電路設(shè)計(jì)2.1 霍爾集成傳感器元件外形引腳及典型應(yīng)用電路 圖3 霍爾集成傳感器工作原理如下圖所示，磁場(chǎng)中有一個(gè)霍爾半導(dǎo)體片，恒定電流I從A到B通過(guò)該片。在洛侖茲力的作用下，I的電子流在通過(guò)霍爾半導(dǎo)體時(shí)向一側(cè)偏移，使該片在CD方向上產(chǎn)生電位差，這就是所謂的霍爾電壓。霍爾電壓隨磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化而變化，磁場(chǎng)越強(qiáng)，電壓越高，磁場(chǎng)越弱，電壓越低。霍爾電壓值很小，通常只有幾個(gè)毫伏，但經(jīng)集成電路中的放大器放大，就能使該電壓放大到足以輸出較強(qiáng)的信號(hào)。若使霍爾集成電路起傳感作用，需要用機(jī)械的方法來(lái)改變磁場(chǎng)強(qiáng)度。圖1-61所

5、示的方法是用一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪作為控制磁通量的開(kāi)關(guān)，當(dāng)葉輪葉片處于磁鐵和霍爾集成電路之間的氣隙中時(shí)，磁場(chǎng)偏離集成片，霍爾電壓消失。這樣，霍爾集成電路的輸出電壓的變化，就能表示出葉輪驅(qū)動(dòng)軸的某一位置，利用這一工作原理，可將霍爾集成電路片用作用點(diǎn)火正時(shí)傳感器?；魻栃?yīng)傳感器屬于被動(dòng)型傳感器，它要有外加電源才能工作，這一特點(diǎn)使它能檢測(cè)轉(zhuǎn)速低的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。 圖4 霍爾集成工作原理2.2 時(shí)基信號(hào)發(fā)生器2.2.1 555定時(shí)器基本組成 圖5 555定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖555集成定時(shí)器是模擬功能和數(shù)字邏輯功能相結(jié)合的一種雙極型中規(guī)模集成器件。外加電阻、電容可以組成性能穩(wěn)定而精確的多諧振蕩器、單穩(wěn)電路、施密特觸發(fā)器等

6、，應(yīng)用十分廣泛。它是由上、下兩個(gè)電壓比較器、三個(gè)5k電阻、一個(gè)RS觸發(fā)器、一個(gè)放電三極管 T以及功率輸出級(jí)組成。比較器 C1的反相輸入端5接到由三個(gè)5 k電阻組成的分壓網(wǎng)絡(luò)的2/3Vcc處（5也稱控制電壓端），同相輸入端6為閥值電壓輸入端。比較器C2的同相輸入端接到分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的1/3Vcc處，反相輸入端2為觸發(fā)電壓輸入端，用來(lái)啟動(dòng)電路。兩個(gè)比較器的輸出端控制RS觸發(fā)器。RS觸發(fā)器設(shè)置有復(fù)位端4，當(dāng)復(fù)位端處干低電平時(shí)，輸出3為低電平?？刂齐妷憾?是比較器C1的基準(zhǔn)電壓端，通過(guò)外接元件或電壓源可改變控制端的電壓值，即可改變比較器C1、C2的參考電壓。不用時(shí)可將它與地之間接一個(gè)O01F的電容，以防

7、止干擾電壓引入。555的電源電壓范圍是+4.5+18V，輸出電流可達(dá)100200mA，能直接驅(qū)動(dòng)小型電機(jī)、繼電器和低阻抗揚(yáng)聲器。 圖6 555定時(shí)器管腳圖2.2.2 555定時(shí)器的主要性能參數(shù) 55 定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5 腳懸空時(shí)，則電壓比較器 A1 的反相輸入端的電壓為2CC /3，A2 的同相輸入端的電壓為CC /3。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于CC /3，則比較器 A2 的輸出為 1，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于2CC/3，同時(shí) TR 端

8、的電壓大于CC /3，則 A1 的輸出為 1，A2 的輸出為 0，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為 0 電平。 圖7 555定時(shí)器功能表 由555定時(shí)器的構(gòu)成的實(shí)際信號(hào)發(fā)生器的電路圖及工作原理 圖8 信號(hào)發(fā)生器由上圖可知，此555定時(shí)器的高觸發(fā)端TH和低觸發(fā)端連在一起作為輸入端，在于其他幾個(gè)元件連在一起構(gòu)成了一個(gè)施密特觸發(fā)器，明顯的由其原理可得到其輸出端是一個(gè)方波。2.3 選通門(mén)電路 CD4011的引腳圖及功能.CD4011是四個(gè)兩輸入與非門(mén)。 圖9 CD4011的引腳圖 CD4011構(gòu)成的選通門(mén)電路 圖10 選通門(mén)電路2.4 三位十進(jìn)制計(jì)數(shù)及LED顯示組件電路 CL102的特點(diǎn) CMOS-

9、LED數(shù)碼顯示器的，亦叫十進(jìn)制技術(shù)、譯碼驅(qū)動(dòng)顯示器，是一種功能齊全，使用方便的電子器件，它把十進(jìn)制技術(shù)寄存譯碼驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼顯示等組合成一體。典型的產(chǎn)品有蘇州半導(dǎo)體器件總廠生產(chǎn)的CL102型，其外形、引腳和結(jié)構(gòu)原理等如下圖所示。在這里，管家排列的順序是：面對(duì)數(shù)碼管正面，右下角為腳，左上角為腳，右下角為16腳。VDD、VSS分別接電源的正、負(fù)極。CL102的電源電壓范圍較寬，為使顯示亮度適宜，不必外加限流電阻，通常選5V直流電源。筆劃工作電流為3080mA。坐高時(shí)鐘頻率fM200KkHZ（占空比50%）。從發(fā)光顏色上講，分有紅色、橙色、黃色、綠色數(shù)個(gè)品種。A、B、C、D為BCD碼輸出端，CP為計(jì)

10、數(shù)脈沖輸入端，CO是十進(jìn)位輸出端，R是置零端，截稿電平時(shí)復(fù)零。 圖11 CL102外形及結(jié)構(gòu) 總 結(jié) 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我學(xué)會(huì)了很多東西，不僅在知識(shí)方面還有在做人做事方面，總的來(lái)說(shuō)是受益匪淺。 課程設(shè)計(jì)使我明白了：不積跬步，無(wú)以至千里的道理。課題設(shè)計(jì)關(guān)鍵還是平時(shí)多積累知識(shí)還有就是有團(tuán)隊(duì)合作精神，更重要的是有不怕麻煩，敢于迎著困難而上的精神。通過(guò)這幾天的學(xué)習(xí)心里還是有幾點(diǎn)感受的： 團(tuán)隊(duì)合作很重要。拿到課題之后同學(xué)們對(duì)第一次課程設(shè)計(jì)都不熟悉，而在一起討論并結(jié)合老師給的模板無(wú)疑是最重要的，最有效的。在我們資料不是很多的情況下在一起共享我們手中有的資料更能提高我們完成設(shè)計(jì)的效率，而且最為重要的是這樣更能

11、促進(jìn)我們小組成員之間的團(tuán)隊(duì)能力，這樣為以后合作提供雙贏的機(jī)會(huì)。 有效率的利用網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)在是網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，提倡的就是資源共享，這在為我們大家搜索可利用資源方面提供有效的工具，更是為工作節(jié)約的大量的時(shí)間。但是學(xué)會(huì)合理篩選資源更重要，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)上資源大部分是不能和我們的心意的，這就需要去篩選。像大的搜索引擎百度，谷歌等只要我們輸入有效的關(guān)鍵字是很容易得到我們想要的。但是選資源是還是選擇更為專業(yè)的為好，像百度文庫(kù)等。抱著不完成作業(yè)誓不罷休的精神。由于對(duì)課程設(shè)計(jì)還不是很熟悉再加上工作量很大，需要查找很多資源，畫(huà)電路圖也比較麻煩所以會(huì)經(jīng)常出錯(cuò)，所以一定有不放棄的精神堅(jiān)持的最后才能順利的完成作業(yè)?？偟膩?lái)說(shuō)還是得謝謝

12、老師及時(shí)的指導(dǎo)并給予我們資料并不斷鼓勵(lì)我們才能最后完成設(shè)計(jì)。致 謝 在數(shù)字轉(zhuǎn)速表的課程設(shè)計(jì)中，在楊長(zhǎng)玖老師的認(rèn)真指導(dǎo)下，我不僅對(duì)我的各門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課有了一此大致的復(fù)習(xí)，更加深了我對(duì)我們電子專業(yè)的認(rèn)識(shí)他的熱情使我感動(dòng)，受到很多同學(xué)的熱情幫助，同學(xué)們的熱情幫助使我信心十足，也讓我明白友情的重要。設(shè)計(jì)的成功凝聚了大家共同的心血，在此我表示忠心的感謝。 經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)電子技術(shù)模塊有了更深一步的了解，也讓我知道技術(shù)的重要性，努力學(xué)好專業(yè)知識(shí)對(duì)自己的益處很大，同時(shí)也讓我明白了很多，什么事都不難只要自己用心去做，俗話說(shuō)的好?。菏律蠠o(wú)難事，只怕有心人。第一步我作到了，以后的都可以慢慢做到的。課程設(shè)計(jì)雖不是很完美，但是是自己用心做的，一切都覺(jué)得很值。在以后的人生中，什么事都不可以被難倒，因?yàn)槲矣幸活w堅(jiān)強(qiáng)的心。參考文獻(xiàn)1 賈秀美.數(shù)字電路實(shí)踐技術(shù)（第一版）.中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2000. 2 王毓銀.脈沖與數(shù)字電路（第三版）.高等教育出版社，1999. 3 路勇.電子電路實(shí)踐及仿真（第一版）.清華大學(xué)出版社，2004. 4 岳怡.數(shù)字電路與數(shù)字電子技術(shù)（第一版）.西北工業(yè)大學(xué)出版社，2001. 5 劉常澍.