光电计数器.docx

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光电计数器

1引言……………………………………………………………………………1

2系统结构图……………………………………………………………………1

3硬件设计电路…………………………………………………………………2

3.1光电传感部分………………………………………………………………2

3.2计数电路……………………………………………………………………3

3.3整形元件……………………………………………………………………4

3.4报警电路……………………………………………………………………5

4结论……………………………………………………………………………5

5课程设计感受…………………………………………………………………5

附录1

附录2

参考文献

1引言

自动化的计数提高了工业生产上的效率以及准确性，计数的自动化和智能化最终能加速实现现代化的工业。

随着生产自动化、设备数字化和机电一体化的发展,对光电计数器的需求日益增多。

光电计数器设计一方面是为了巩固课本所学知识，完成知识迁移，另一方面加强动手能力，识图能力及设计能力。

光电计数器在实际生产中已经得到了广泛的应用。

在应用中，光电传感器部分主要有光电断路器和光电开关，但在工业生产中主要使用的是光电开关，计数电路有CD系列芯片组成的，也有74系列芯片组成的，实际功能差别不大。

基本设计要求：

本次设计光电计数器，要求使用红外发光二极管、红外接收管，实现计数功能，能在设定值报警，可以手动清除报警。

提高设计要求：

要求光电发射级与接收级有1米以上的间距，能有较强的抗干扰性。

能在报警后自动关闭报警并自动重新计数等。

2系统结构图

整个光电计数器系统是由光电传感电路、计数电路和报警电路三个部分组成的。

光电传感电路把被计数的物体的变化转换成电信号，由计数电路计数，当达到设定的报警数值后，报警电路发出报警。

信号波形的放大和整形都在74LS14中完成,译码在CD40110计数器中完成.

图2.1光电计数器系统结构总图

3硬件电路设计

3.1光电传感部分

光电传感部分由红外发射管,红外接收管,电阻,9013组成，红外接收管接收到红外信号使接地支路导通。

当红外信号被阻挡时，接地支路阻断，由于电压变化，电路向CP端输出一个脉冲。

图3.1光电传感电路

3.2计数电路

计数及显示电路如图3.2所示

图3.2计数电路

通过级连把两个计数器连接起来,当第一个计数器显示9的时候等到下一个脉冲来的时候下一个计数器显示1,即当个位到9时再来一个脉冲就会在十位上跳变一个数.

CD40110是十进制加减数/译码/锁存/驱动器集成电路。

在芯片内部完成译码后由数码管显示，由个位到十位依次进位，最后计数到99后IC2的Q端向报警电路发出计数溢出信号。

3.3整形元件

74LS14芯片为六倒相器（施密特触发）。

施密特触发器是一种特殊的门电路，与普通的门电路不同，施密特触发器有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压。

在输入信号从低电平上升到高电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为正向阈值电压，在输入信号从高电平下降到低电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压。

正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压。

普通门电路的电压传输特性曲线是单调的，施密特触发器的电压传输特性曲线则是滞回的。

由光电传感电路向CP端发出信号，为了防止计数不稳,信号经过施密特触发器整形后，波形稳定

图3.374LS14芯片

3.4报警电路

图3.4报警电路74LS74为双D触发器是上升沿触发。

此时电路是D触发器翻转,电路导通,报警电路是由74LS74组成的D触发器和喇叭组成的，当计数到到100时溢出信号进入报警电路喇叭开始报警。

图3.4报警电路

4总结

完成后电路通电，通过阻挡红外发射与接收管之间的信号来触发光电传感电路，计数电路由00开始逐个进位，当超过99后，报警电路的喇叭发出蜂鸣报警声，能够实现溢出报警。

实验基本达到要求。

5课程设计感受

第一次做课程设计有点不适应,很多地方都是修改了好多遍.当自己设计的时候真的觉得设计一个电路不管多么简单,都需要自己亲自去想,感觉有难度,不过当自己做出来时,就是很兴奋,虽然还存在很多漏洞,不过这种在课本上感受不到的东西还是应该多多的尝试尝试,在画电路图时有些地方挺难的,因为是自己思考的,所以设计出来的东西老是觉得有些地方不妥

这次课程设计还有一个最让我印象深刻的就是书面格式,我一直都是很注重设计的内容,对书面格式我觉得差不多就行了,但是当我去找老师答疑的时候发现书面格式是多么的重要,所以我觉得要想做一个好的课程设计不光要有好的内容,书面格式也是非常重要的!

附录1

元器件清单

CD40110三块74LS14一块

74LS14一块数码管三个

喇叭一个三极管9012一个

红外发射管一个红外接收管一个

按钮开关一个电阻电容若干;

附录2光电计数电路总图

参考文献

（1）毕满清主编．电子技术实验与课程设计.第3版.北京：

机械工业出版社，2005

（2）康华光．《数字电子技术基础（第四版）》．[M]北京︰高等教育出版社，2004年4月第12次印刷

（3）谢自美.《电子线路设计·实验·测试》[M].武汉：

华中理工大学出版社,1995年2月第2次印刷

（4）《中国集成电路大全》.编写委员会.CMOS集成电路[M].北京：

国防工业出版社,1996年1月第7次印刷

（5）彭介华．《电子技术课程设计指南》．[M]北京︰高等教育出版社，2004年2月第7次印刷

（6）陈汝全.《电子技术常用器件应用手册》.机械工业出版社,