数字式红外测速仪设计报告.doc

成都信息工程学院电子系统设计报告课程名称：电 子 系 统 设 计 系 部：控 制 工 程 学 院 专业班级：测控技术与仪器1、2班学生姓名1： 学 号1： 学生姓名2： 学 号2： 指导教师：王老师、蒋老师、杨老师完成时间：2014年 6 月 24 日 报告成绩： 评阅教师 日期 数字式红外测速仪设计报告一. 设计要求（1）用红外发光二极管、光敏三极管作为速度转换装置。（2）测速范围：10  990转/分。（3）三位数字显示，显示不允许闪烁。二. 方案选择及电路的工作原理方案应该有两个以上。方案一：用红外发光二极管、光敏三极管作为速度转换装置。用施密特触发器将光敏三极管的电压变换信号进行滤波、整形。用两个CD40110芯片对信号进行计数、锁存、译码、清零。用两个数码管进行显示。用两个555定时器构成的单稳态触发器分别对CD40100的计数、锁存、清零延时。方案二：用霍尔传感器采集转速信息，用施密特触发器将光敏三极管的电压变换信号进行滤波、整形。用两个CD40110芯片对信号进行计数、锁存、译码、清零。用两个数码管进行显示。用两个555定时器构成的单稳态触发器分别对CD40100的计数、锁存、清零延时。工作原理：红外发光二极管固定于旋转物体定轴上，在转轴上安装一遮光板，板上打一个小孔，当转轮旋转时，发光二极管、小孔、光敏三极管在一条直线上，即有红外光通过，其他时间则由于挡板作用，没有光通过，光敏电阻接收红外光转化为一个脉冲，产生一个脉冲说明转一圈。这样只需要测量一分钟内光敏三极管输出脉冲个数，就知道转速了，两者是等价的。三. 单元电路设计计算与元器件的选择1、光电转换电路选用红外二极管和光敏三极管作为信号产生装置，采用反射式安装红外二极管和光明三极管，当红外二极管导通时，光线反射到光敏二极管，光敏二极管两端的电压值上升（为高电平），当红外二极管截止时，光敏三极管两端的电压值不变（为低电平），这个变化的电压信号经过滤波、整形后可以产生方波，可以等价于轮子转速的变化。2、延时电路选用555定时器构成的单稳态触发器作为延时元件，为了满足技术端低电平有效的条件，在单稳态触发器的输出端接上一个非门组成的支路。3、数字显示选用CD4010作为转换元件，因为CD40110具有计数、清零、锁存、译码的功能，便于使用，可靠性高。选用数码管作为显示元件。4、未经过延时，光电转换电路产生的方波四. 设计的具体实现1 系统概述根据工作原理，当转轮旋转时，发光二极管、小孔、光敏三极管在一条直线上，即有红外光通过，其他时间则由于挡板作用，没有光通过，光敏电阻接收红外光转化为一个脉冲，产生一个脉冲说明转一圈。这样只需要测量一分钟内光敏三极管输出脉冲个数，就知道转速了，两者是等价的，所以电路可靠性高。原理图：2 单元电路设计、仿真与分析光电转换电路：红外发光二极管固定于旋转物体定轴上，在转轴上安装一遮光板，板上打一个小孔，当转轮旋转时，发光二极管、小孔、光敏三极管在一条直线上，即有红外光通过，其他时间则由于挡板作用，没有光通过，光敏电阻接收红外光转化为一个脉冲，产生一个脉冲说明转一圈。这样只需要测量一分钟内光敏三极管输出脉冲个数，就知道转速了，两者是等价的。延时电路：应用555定时器构成的单稳态触发器对芯片CD40110的计数、锁存、清零进行延时，方便数码管的显示。数字显示电路：运用CD40110进行计数、锁存、清零，然后用数码管进行显示。器件参数的选择：红外二极管和光敏三极管的限流电阻都为1K。 芯片电的源和地的滤波电阻都为0.1uF。 单稳态触发器控制占空比的电阻和电容分别为510K、100uF（公式：Tw（脉宽） = 1.1RC）。 为了方便PCB的连接在CD40110的一边的管脚连接了1k的电阻。 仿真：使用实验板分别对单元电路进行仿真。3电路的安装与调试印制电路图时，电路图出现短路，用焊锡将短路部分联通。后期调试时，发现第二级的数码管不工作，检查PCB图后，发现是第二级数码管的电压没接上，使用飞线将其连上。还有光电转换电路的光敏三极管的电压变换不大，导致不能出现波形，加上放大器后，使变换信号变得明显。4. 电路的一些数据红外三极管导通时光敏三极管两端的管压降4.9886V，截止时是的管压降4.9473。CD40110技术控制端的电压0.97V，锁存控制端的电压0.137V。数码管的电压1.6812V。五心得体会及建议1、设计过程中遇到的问题及解决方法感觉这次课程设计中碰到的问题主要是由于对知识的掌握不够牢固，这些都是我们学习过的内容，本来感觉掌握的还是不错的，但是真正的使用的时候才发现不太了解，最后还是得一点一点的查询课本才解决。这次设计让我了解到，知识不温习，使用起来就会生疏，以后，要多温习功课。2、 设计体会首先我们由衷感谢老师提供给我们这样一个锻炼自己的机会，让我们第一次感受到学来的知识不只是用来完成试卷的。 其次我们在完成课程设计的过程中体会到团队合作的乐趣。一向惯于“独立思考”的我们学会了积极的同团队成员交流，取长补短，共同进步。“独学而无友则孤陋而寡闻”，只有和同学多交流多学习才能不断的提高自身水平。 最后，也是最重要的一点，我们学会了一种快速有效的学习方法。以往的学习都是老师讲学生记，不懂得地方就靠解答大量习题帮助记忆，学习的主要目的是通过最后的考试。课程设计使我们发现考试真的并不是最重要，最重要的是能运用所学的知识。在整个课程设计过程中，我们突破了传统学习模式，把被动接受转变为主动学习。不再是用学到的知识解题，而是在实际运用时遇到什么学什么，重在把知识应用于实际。总之，这学期的课程设计，让我们学到了很多，受益匪浅。3、 对设计的建议这门课能很好的培养大家的学习意识和团队合作精神,是一种很好的体现学生掌握知识程度的方式。 六附录    元器件明细表七参考文献 1杨明欣主编 模拟电子技术基M.北京：高等教育出版社，2012.72何建新、高胜东主编 数字逻辑设计基础M.北京：高等教育出版社，2012.2