红外线计件器课程设计报告材料书.docx
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红外线计件器课程设计报告材料书
课程设计任务书
题目红外计件器
系(部)信息科学与电气工程学院
专业自动化
班级101
学生崔保昌
学号100819622
6月11日至6月15日共1周
指导教师(签字)
系主任(签字)
2012年6月17日
一、设计容及要求
1.电路组装与调试部分
1.1红外检测模块的组装与调试;
1.2数据清除按键、计数器、数码管驱动电路的组装与调试。
2.电路设计部分
2.1使用NE555时基芯片及其它电子元件设计一个能检测2秒无脉冲的失落脉冲
检测电路;失落脉冲检测电路的输入信号为信号1或信号2(详见附2:
组装部
分电路原理图),当有“货物”通过时,信号1输出高脉冲,信号2输出低脉冲;
2.2使用电子元件设计蜂鸣器驱动电路,使之按照系统要求工作。
二、设计原始资料
数字电子技术英文改编版电子工业
三、设计完成后提交的文件和图表
1.计算说明书部分
1)方案论证报告打印版或手写版
2)程序流程图
3)具体程序
2.图纸部分:
数码管显示模块
红外检测模块计数器模块
失落脉冲检测模块蜂鸣器模块
四、进程安排
教学容学时地点
资料查阅与学习讨论1天现代电子技术实验室
分散设计2天现代电子技术实验室
编写报告1天现代电子技术实验室
成果验收1天现代电子技术实验室
五、主要参考资料
74HC192计数器管脚图及工作原理
CD4511译码器管脚图及工作原理
NE555定时器管脚图及工作原理
共阴极数码管的使用说明书
数字电子技术第九版英文改编版电子工业
成绩评定表
口试(答辩)成绩
报告成绩
总评成绩
摘要
随着科学技术的迅速发展,红外计件器已被应用于生活中的方方面面。
如生产流水线,数据采集生产工位的工作量计数统计,停车场车位计数,旅游景点、超市、娱乐场所等的人数自动统计,工厂自动化控制系统等。
本文设计并制作一个简易的红外计件器,当“货物”从收发模块经过后,数码管显示数值加1;当有“货物”通过红外检测电路时,红外检测电路输出检测脉冲,若2秒没有“物”通过红外收发模块,即红外检测电路输出脉冲失落时,蜂鸣器报警;计件过程中,可通按键随时清除计数数据。
关键词:
红外检测,NE555,计数模块,蜂鸣报警
Abstract
Alongwiththerapiddevelopmentofscienceandtechnology,theinfraredpiecehasbeenusedinallaspectsoflife.Suchasproductionline,datacollectionproductionlocationcountworkloadstatistics,parkinglotcounter,touristattractions,thesupermarket,thenumberofentertainmenttostatistic,factoryautomationcontrolsystem,etc.
Inthispaperasimpledesignandproductionoftheinfraredpiece,when"goods"fromtransceivermoduleafter,digitalpipedisplaynumericaladd1;Whenthereis"goods"throughtheinfrareddetectioncircuit,infrareddetectioncircuittestingpulseoutput,if2secondsno"thething"throughtheinfraredtransceivermodule,namelytheinfrareddetectioncircuitoutputpulselose,abuzzeralarm;Intheprocessofpiece,canconnectbuttonclearcountdataatanytime
Keywords:
infrareddetection,NE555,countingmodule,hum,callthepolice
前言………………………………………………….......8
第一章系统功能原理及硬件介绍………………….....9
1.174HC192介绍……………………………….....9
1.2CD4511介绍……………………………….…11
1.3NE555的介绍………………………………..13
第二章理论分析…………………………………...15
2.1.1计数器及显示模块………………………...15
2.1.2失落脉冲检测模块……………………….16
第三章各模块电路设计………………………….16
3.1计数器及显示模块…………………………...16
3.2失落脉冲检测模块…………………………17
第四章电路与程序设计…………………………….17
4.1程序流程图………………………………..…17
4.2总的电路图………………………………..…19
总结………………………………………………….…20
参考文献…………………………………………...…..20
前言
红外计件器已被应用于生活中的方方面面,如生产流水线,数据采集生产工位的工作量计数统计,停车场车位计数,旅游景点、超市、娱乐场所等的人数自动统计,工厂自动化控制系统等。
本文设计并制作一个简易的红外计件器,当“货物”从收发模块经过后,数码管显示数值加1;当有“货物”通过红外检测电路时,红外检测电路输出检测脉冲,若2秒没有“物”通过红外收发模块,即红外检测电路输出脉冲失落时,蜂鸣器报警;计件过程中,可通按键随时清除计数数据。
第一章系统功能原理及硬件介绍
红外计件器,当“货物”从收发模块经过后,数码管显示数值加1;当有“货物”通过红外检测电路时,红外检测电路输出检测脉冲,若2秒没有“货物”
通过红外收发模块,即红外检测电路输出脉冲失落时,蜂鸣器报警;计件过程中,可通过按键随时清除计数数据。
红外计件器系统框图如图1所示:
数码管显示模块
红外检测模块计数器模块
失落脉冲检测模块蜂鸣器模块
图1系统组成框图
1.174HC192介绍
十进制可逆计数器74LS192引脚图管脚及功能表
74LS192是同步十进制可逆计数器,它具有双时钟输入,并具有清除和置数等功能,其引脚排列及逻辑符号如下所示:
图5-474LS192的引脚排列及逻辑符号
(a)引脚排列(b)逻辑符号
图中:
为置数端,
为加计数端,
为减计数端,
为非同步进位输出端,
为非同步借位输出端,P0、P1、P2、P3为计数器输入端,
为清除端,Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。
其功能表如下:
表5-274LS192的功能表
1.2CD4511介绍
1.2.1CD4511的特点
CD4511是一个用于驱动共阴极LED(数码管)显示器的BCD码—七段码译码器,特点如下:
具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。
可直接驱动LED显示器。
用CD4511实现LED与接口方法如下图:
1.2.2CD4511的功能介绍
BI:
4脚是消隐输入控制端,当BI=0时,不管其它输入端状态如何,七段数码管均处于熄灭(消隐)状态,不显示数字。
LT:
3脚是测试输入端,当BI=1,LT=0时,译码输出全为1,不管输入DCBA状态如何,七段均发亮,显示“8”。
它主要用来检测数码管是否损坏。
LE:
锁定控制端,当LE=0时,允许译码输出。
LE=1时译码器是锁定保持状态,译码器输出被保持在LE=0时的数值。
A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。
a、b、c、d、e、f、g:
为译码输出端,输出为高电平1有效。
CD4511的部有上拉电阻,在输入端与数码管笔段端接上限流电阻就可工作。
1.2.3CD4511的引脚
CD4511具有锁存、译码、消隐功能,通常以反相器作输出级,通常用以驱动LED。
其引脚图如3-2所示。
各引脚的名称:
其中7、1、2、6分别表示A、B、C、D;5、4、3分别表示LE、BI、LT;13、12、11、10、9、15、14分别表示a、b、c、d、e、f、g。
左边的引脚表示输入,右边表示输出,还有两个引脚8、16分别表示的是VDD、VSS。
1.2.4CD4511的工作原理
1〉CD4511的工作真值表如表3-2
2〉锁存功能
译码器的锁存电路由传输门和反相器组成,传输门的导通或截止由控制端LE的电平状态。
当LE为“0”电平导通,TG2截止;当LE为“1”电平时,TG1截止,TG2导通,此时有锁存作用。
如图3-3
3〉译码
4〉消隐
BI为消隐功能端,该端施加某一电平后,迫使B端输出为低电平,字形消隐。
消隐控制电路如图3-4所示。
消隐输出J的电平为
J=(C+B)D+BI
如不考虑消隐BI项,便得J=(B+C)D
据上式,当输入BCD代码从1010---1111时,J端都为“1”电平,从而使显示器中的字形消隐。
输 入
输 出
LE
BI
LI
D
C
B
A
a
b
c
d
e
f
g
显示
X
X
0
X
X
X
X
1
1
1
1
1
1
1
8
X
0
1
X
X
X
X
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
1
1
0
0
0
1
0
1
1
0
0
0
0
1
0
1
1
0
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
2
0
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
1
3
0
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
0
1
1
4
0
1
1
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
5
0
1
1
0
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
6
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
7
0
1
1
1
0
0
0
1
1
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0
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9
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1
1
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0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
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1
1
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0
0
0
0
0
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消隐
0
1
1
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1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
消隐
1
1
1
X
X
X
X
锁 存
锁存
表3-2CD4511的真值表
1.3NE555的介绍
NE555是一种应用特别广泛作用很大的的集成电路,属于小规模集成电路,在很多电子产品中都有应用。
NE555的作用是用部的定时器来构成时基电路,给其他的电路提供时序脉冲。
NE555时基电路有两种封装形式有,一是dip双列直插8脚封装,另一种是sop-8小型(smd)封装形式。
其他ha17555、lm555、ca555分属不同的公司生产的产品。
部结构和工作原理都相同。
NE555的部结构可等效成23个晶体三极管.17个电阻.两个二极管.组成了比较器.RS触发器.等多组单元电路.特别是由三只精度较高5k电阻构成了一个电阻分压器.为上.下比较器提供基准电压.所以称之为555。
NE555属于cmos工艺制造。
NE555引脚图介绍如下:
1地GND2触发3输出4复位5控制电压6门限(阈值)7放电8电源电压Vcc
第二章理论分析
红外件计数器采用了74HC192计数器,CD4511译码器,共阴极数码管和NE555定时器,蜂鸣器报警。
2.1.1计数器及显示模块
将一片74HC192的DOWN和LOAD端口接高电平,BO接下一片74HC192的UP端口。
CLR端口与开关相接,实现清除计数数据的功能。
将CD4511的EL端接地,BI和LT端口接高电平。
2.1.2失落脉冲检测模块
使用NE555时基芯片及其它电子元件设计一个能检测2秒无脉冲的失落脉冲检测电路;失落脉冲检测电路的输入信号为信号1或信号2(详见附2:
组装部分电路原理图),当有“货物”通过时,信号1输出高脉冲,信号2输出低脉冲;
第三章各模块电路设计
3.1计数器及显示模块
信号输入UP端口,CLR接高电平,计数器正常工作。
图7计数器及显示原理图
3.2失落脉冲检测模块
图9检测失落脉冲的NE555电路
第四章电路与程序设计
4.1程序流程图
开始
红外检测模块
计数器模块
数码显示模块
失落脉冲检测模块
结束
蜂鸣器模块
4.2总的电路图
总结
通过为期一周的课程设计,利用书本上学过的数字电路部分知识,运用到实际的电路设计中去,充分调动自己课堂上所没有的积极性,完全考自己的能力和有限的知识去解决红外计件器。
利用网络这个信息汇集的领域,通过检索、阅读,提高自己阅读文本的本领。
对芯片工作原理的认识得到提升,把课本上的抽象转化为具体中去。
对设计电路的趣味性有很大的提高,激发自己动手的积极性。
本设计在选题及研究过程中得到初老师的悉心指导。
老师多次询问研究进程,并为我指点迷津,帮助我开拓研究思路,精心点拔、热忱鼓励。
教师一丝不苟的作风,严谨的态度,踏踏实实的精神,不仅授我以文,而且教我做人,我对老师的感激之情是无法用言语表达的,他不仅学识渊博,对专业孜孜以求,精益求精;而且在百忙之作仍然读书不辍,不断探求;为人师表,率先垂;传道授业,呕心沥血。
如果说我从指导老师那里学会了怎么做好学问,那么首先应该说我从指导师那里领略了真正的学术精神,导师严谨的治学态度和坚韧的探索精神将使我终生受益。
参考文献
[1]数字电子技术第九版英文改编版电子工业
[2]模拟电子技术第四版童诗白华成英高等教育出版
[3]NE555中文资料详解
[4]74HC192中文资料
[5]CD4511引脚图及功能文档