数电课程设计报告 数字式红外测速仪.docx

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数电课程设计报告数字式红外测速仪

河南城建学院

数字逻辑电路课程设计报告

题目：

数字式红外测速仪

姓名：

学号：

专业班级：

指导老师：

所在院系：

2009年9月3日

河南城建学院本科课程设计报告

摘要

本设计是要求使用红外发光二极管和光敏三极管作为速度转换装置，可以测定01到99转每分钟的转速，并在无闪烁的情况下数字显示。

为了达到设计要求，我们计划将整个设计分为几个部分，将各个部分设计成功之后进行整合，即可达到设计要求。

在经过商讨之后，我们认为我们可以将其划分为光电转化部分，控制电路部分，计数部分，显示部分。

其中光电转化部分是将红外发光二极管和光敏三极管所产生的物理信号将其转化为整个系统可以处理的电脉冲信号。

控制电路侧是将光电转化部分的得到的电信号再有效时间内控制性的输入到计数部分。

技术部分是将在有效时间段内接收到的有效信号进行累加计数，并且在每次计数结束时自动完成完成清零。

显示部分则是将一个计数周期内得到的转速进行锁存，并且显示输出。

在该设计中尽可能选用较少类型的芯片，方便使用，同时对于一些芯片较多，容易导致线路繁锁的问题，电路设计尽量采用模块布局，力求连线简洁、美观，逻辑功能清晰、有条理。

这份课程设计报告详细描述了红外测速仪各个模块的功能和实现原理，给出每个模块的电路图。

同时，介绍了设计方案，能够让读者更深入了整个设计流程。

在这个实验中，用到了多个芯片，为了防止混淆，标明了芯片名称，这样可使读者一目了然这个电路中所有芯片的作用，使电路清晰明了。

1概述

1.1设计题目:

数字式红外测速仪

1.2设计要求：

技术指标与要求：

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）两位数字显示，显示不允许闪烁。

1.3原理说明：

在该系统中控制部分主要用到一个六十进制的计数器，该部分主要适用的是74ls192的芯片，通过两片芯片划分高低位来完成改进制的计数。

从而挡在输入的是频率为1Hz的脉冲时，能够实现一分钟计时，以达到为转速测定提供时间参考的目的。

同样我们也通过在计数部分使用相同芯片来完成在有效时间内计算出输入的脉冲的个数从而达到测定转速的目的。

但一个计数周期结束的时候，我们需要将计数部分的数据进行锁存，从而以达到题目要求的防止闪烁的目的。

鉴于简单易用的原则，我们选择了使用SR锁存器来完成该步骤。

最后使用七段式数码显示器将最后得到的转速进行数字显示。

其次我们还是用到了555芯片用以完成将有红外发光二极管和光敏三极管得到的间断性电信号转化为该系统可使用的脉冲信号。

现在回过来看待自己设计的电路，仍然存在着诸多不足，如整个设计缺乏频率为1Hz的脉冲源，需要外界提供，此为当初考虑不够周全，有所欠缺。

2系统总体方案及硬件设计

2.1功能模块

该电路主要分为光电转化部分，控制电路部分，计数部分，显示部分五个主要部分。

其中显示部分包含了锁存部分这个小模块。

图一整体信号以及模块功能框图

在六十秒的控制电路上我们使用了一个人为可控的开关，每次需要使用的时候，在开始的使用的时候都会自动的将上次在显示中的锁存结果和数字累加器中的上次运行结果进行清零。

之后才在红外脉冲源的控制下实现计数并显示出来。

2.2功能解析

控制部分电路主要采用的是曾经上课是做过的实验电路，为有两片74ls192完成一个六十进制的计数，从而当提供一个1Hz的辅助脉冲的时候可以达到一分钟完成一个计数周期的目的。

其电路图如下所示。

接电源

接1Hz脉冲

接高电位

信号输出

接地

图二控制部分电路

计数部分电路

该部分主要是在控制部分的有效时间内不断实现叠加功能。

其电路如下：

接电源

接地

接高电位

接地

计数信号输出

由光电转换部分接入计数脉冲

图三计数部分电路

显示部分和光电转化部分的电路结构如下;

接电源

脉冲输出

图四光电转化部分

输入计数信号输入计数信号

两片七段式数码显示

图五显示部分电路

2.3硬件说明;

本设计主演用到了74LS192芯片4片，SR锁存器8片，七段式数码显示器两片，555芯片一片以及一部分门电路。

3软件设计

3.1设计思想

对于转速的设计主要集中在可以方便使用，使得对于转速的测量更加的更加的直观方便。

因此我们选择了数码显示并且为了简化电路设计的复杂性，尽量使用统一的芯片，减少芯片的使用种类，从而提高系统的安全性。

因此首先在我们已经接触过的芯片和试验中寻找合适的芯片，并对以往试验中的内容和本次设计相比对，从中寻找解决问题的方法。

3.2设计流程

认真阅读设计任务要求，列出需要实现的功能，并结合成模块，列出各个模块框图。

统计每个模块所需使用到的芯片，了解各个芯片管脚的接法和用途。

遵循操作顺序来设计电路。

由输入操作――分析计算――输出，把芯片的管脚一一连接起来。

检查各连线是否有误，再把芯片排列整齐。

最后，把各模块的输出和输入连接起来。

画出电路图，并且写出各个芯片的功能，将芯片连接起来。

4心得体会

通过这几天的数电实习，使发现了自己学习中的很多不足，同时也是我对于数电的学习和认识上升到了一个不一样的高度。

更加使我认识到数电这门课如果单纯的用理论化的语言来描述是很枯燥的也是很抽象的，但是如果实际动手操作就会发现自己的不足，因此本周课程设计是在理论的高度之上进行实践操作，当然也只能够有充分的掌握理论知识才能够更好的进行实践。

数字电路作为将现实中的各种不规则信号转化为计算机可以识别的信号的桥梁，对于我的计算机课程的学习起到了至关重要的作用。

面对数电的一些列问题，我们需要首先分析其具体的要求，分析主要的功能是实现什么，然后根据所要求实现的功能选择合适的芯片，然后用什么样的方法将芯片连接起来，这些都是在设计中需要考虑的问题。

为了能够更好的设计电路，也由于自己的所学不足，所以我在网上查找了大量有关电路设计的资料，这也极大的丰富了我的电路知识，开阔了我的视野，这种学习方式，相信也会在以后的学习当中让我受益匪浅。

电子电路的课程设计即将结束，通过几天的学习让我明白学习当中遇到的困难只有通过自己的努力才能让自己对所学的知识掌握的牢固。

5参考文献

[1]阎石主编.数字电子技术基础（第五版）[M].北京：

高等教育出版社，2006.5

[2]谢云等.现代电子技术实践课程指导[M].北京：

机械工业出版社，2003.2.

[3]周誉昌.电工电子技术实验[M].北京：

高等教育出版社，2007.3

附图;电路整体机构图