电工电子实习《红外计数器设计》课程设计报告.docx
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电工电子实习《红外计数器设计》课程设计报告
电工电子实习《红外计数器设计》课程设计报告
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湖州师范学院
课程设计总结报告
课程名称电子电子实习
设计题目红外计数器设计
专业机械设计制造及其自动化
班级
姓名
学号
指导教师
报告成绩
湖州师范学院信息与工程学院
二〇一三年五月二十四日
《电工电子实习》任务书
一、课题名称
红外计数器设计
二、设计任务
1、设计一个红外计数器，要求能够实现非接触式的计数统计功能；
2、电路基本要求内含红外发射和接收装置、计数显示等；
3、电路焊接与调试，测试红外计数效果；
4、简易故障的判定及排除。
三、技术指标
a）计数器能从0计数至99；
b）红外对管距离要达到1CM以上。
四、设计报告
根据要求撰写设计报告
《红外计数器设计》
课程设计总结报告
一、任务分析………………………………………………………………………1
二、设计方案………………………………………………………………………1
三、电路设计………………………………………………………………………3
四、焊接及调试……………………………………………………………………4
五、展望……………………………………………………………………………5
六、感想……………………………………………………………………………5
参考文献……………………………………………………………………………5.
元器件清单…………………………………………………………………………5
成绩单
《红外计数器设计》
一、任务分析
计数器发展：
1666年，在英国SamuelMorland发明了一部可以计算加数及减数的机械计数机
1694年,德国数学家，GottfriedLeibniz，把巴斯卡的Pascalene改良，制造了一部可以计算乘数的机器，它仍然是用齿轮及刻度盘操作。
1893年,第一部四功能计算器被发明。
1939年11月,JohnVincentAtannsoff与JohnBerry制造了一部16位加数器。
它是第一部用真空管计算的机器。
1939-40年,Schreyer完成了用真空管的10位加数器，以及用氖气灯（霓虹灯）的存贮器。
1941年2月,Zuse完成V3”（后来叫Z3），是第一部操作中可编写程序的计数机。
1943年12月,TommyFlowers与他的队伍，完成第一部“Colossus”，它有2400个真空管用作逻辑部件，5个纸带圈读取器（reader），每个可以每秒工作5000字符。
之后的岁月计算机兴起，计数器基本运用于计算机技术中
本课程设计掌握微弱信号的传送方式，以及接受信号的放大、检波、反向处理、以及传感器知识；掌握555时基电路构成单稳触发器、多谐振荡器的设计方法；掌握数字电路计数、译码、显示系统的工作原理及设计方法。
所设计的计数器是采用红外线遮光方式，抗干扰性好，可靠性高。
可用于测量宾馆、饭店、商场、超市、博物馆、展览观、车站、码头、银行等场所的人员数量及人员流通数量，同时丝毫不会侵犯到被测人员的个人隐私。
该产品应用广泛，也可以测量流水线上的产品的数量，以及可检查产品有无缺损。
本电路的指导思想是利用红外发光管发射红外线，红外接收管接收此红外线，并将其放大、整流形成高电平信号。
当有人或物挡住红外光时，接收管没有接收到红外信号，放大器将输出低电平，同时计数器计数这个低电平脉冲，并经译码驱动电路使数码管显示数值。
这样就得到要统计的人或物的数量。
计数范围在0~99之间，如果需要还可扩展。
计数器的用途：
加减计数、定时、分频等功能
二、设计方案
1.总原理设计
利用红外对射管作计数传感器,当有物体通过时光被遮挡住,接收模块输出一个高电平脉冲,对此脉冲进行计数,从而实现对产品的统计。
基于这种光电检测原理，总原理图由光电输入电路、脉冲形成电路和计数与显示电路等组成。
红外线接收电路与计数电路连接，计数电路的输出端与显示电路连接。
2.主要部件分析
A．555芯片
555集成芯片是一种数字、模拟混合型中规模集成电路，它是一种产生时间延迟和多种脉冲信号的电路，内部采用三个5k电阻，故取名555电路。
图1555集成电路
2脚：
触发端（TR），下比较器的输入
3脚：
输出端（Vo），有0和1两种状态由输入端所加的电平决定
4脚：
复位端（MR），加上低电平时可使输出为低电平
5脚：
控制电压端（Vc）,可用它改变上下触发电平值
6脚：
阈值端（TH），是上比较器的输入
7脚：
放电端（DIS），它是内部放电管的输出，有悬空和接地两种状态，也是由输入端的状态决定
8脚是电源端，1脚是地端
B．CD40110的功能：
为十进制可逆计数器、锁存器、译码器、驱动器，具有加减计数、计数器状态锁存、七段译码输出等功能。
图2CD40110芯片
C.七段LED数码管
LED数码管实际上是由七个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个。
这些段分别由字a,b,c,d,e,f,g,vt,dp来表示。
当数码管特定的段加上电压后，这些特定的段就会发亮，以形成我们眼睛看到的字样了。
图3七段led数码管
三、电路设计
本次课程设计的电路图如图4所示：
图4课程设计电路图
四、焊接及调试
焊接步骤
1.预热：
烙铁头成45度角，顶住焊盘和组件脚。
预先给组件脚和焊盘加热。
烙铁头的尖部不可顶住PCB无铜皮位置，这样可能将板烧成一条痕迹；
烙铁头最好顺线路方向；
烙铁头不可塞住过孔；
预热时间为1-2秒。
2.上锡：
将锡线从组件脚和烙铁接触面处引入；
锡线熔化时，掌握进线速度；
当锡散满整个焊盘时，拿开锡线；
锡线不可直接靠在烙铁头上，以防止助焊剂烧黑；
整个上锡时间大概为1-2秒。
3.拿开锡线：
拿开锡线，烙铁头继续放在焊盘上；
时间大概为1－2秒。
4.拿开烙铁：
当焊锡只有轻微烟雾冒出时候，即可拿开烙铁焊点凝固。
调试：
1）断电检查——硬件电路完成之后，逐个检查焊点，及对照原理图检查硬件电路。
2）按照老师的指标、整个调试过程分层次进行，先调试单元电路，再调试模块电路，最后系统联调。
3）通电检查：
加入正常电压6V，观察各模块工作波形及工作电压有无异常。
4）单元电路调试：
利用信号源或其他实验仪器判断各单元电路的工作状态。
5）整机联调：
从最前端到末级进行统调，检查各级动态信号工作情况，分析是否满足设计要求。
6）先将红外发射管和红外接收管靠近并对准，确保红外接收管能接收到红外发射管发出的红外信号。
接通6V电源后，这时LED发射红外光，而后用手或其他物体挡在两管之间，手晃动时，数码管有指示。
数码管会从1开始计时到99.调试正常后，按下清零按钮，这时，数码管显示“00”，这表示调试结束，可以投入使用。
五、展望
在本次实验中，刚开始的时候，完全按照电路图将所给部件固定在电路板上，因为从电路图上，可以很直观、清晰的展现电路，但在接下来的焊接中，有些部件并非是电路图中看似那样，在用导线连接中，往往交叉重复太多，从而导致整个线路混乱，尤其是在CD40110芯片与七段晶体管的焊接中，两个部件各引脚都必须与其对应的引脚相连，特别容易接错，如何能够既简洁又正确的焊接线路，是需要在焊接前对整个电路及各部件功能结构有详细的了解，合理配置各部件之间的位置关系，对以后类似的实验有很大的帮助。
六、感想
在本次为期一周的课程设计中，通过老师的指导以及自身的努力，充分利用所学的知识，再结合一些课外知识，完全靠自己的能力去解决红外计数器，最终成功的完成了此次的课程设计。
在这一周的实践中，学到了很多：
①首先，在做事情前一定要有一个好的心态。
有些人在实验一开始，或急于求成，在焊接过程中错误连续不断，甚至是开始时没发现错误，到最后想修改都很难。
或无从下手，实验前没有准备，白白浪费了时间。
②其次，初次接触焊接，并初步的掌握了焊接的要点，在焊接中，锡丝的位置很重要，横焊和立焊的选择取决于所焊的部位，个人认为导线连接部件宜采用横焊，固定部件宜采用竖焊。
③最后，独立自主学习是最大的收获，此次课程设计，一些部件是我们在课堂上不曾接触过的，例如，555芯片，CD40110芯片以及七段LED数码管等。
在查阅芯片功能的同时可以了解另外具有相似功能的芯片，增加对芯片认识的范围，同时对设计电路的趣味性有很大的提高，激发自己的动手的积极性。
总的来说，此次从理论走向实践，我们所收获的不仅仅是对所学知识的回顾及运用，还有成功时的那一份喜悦，靠自己的辛劳与汗水获得的成果，是对自己所付出的时间与精力最好的回报。
参考文献：
【1】《红外探测与控制电路》陈永甫人民邮电出版社2005年
【2】NE555时基电路中源单片机网2006年
【3】电工学电工技术秦曾煌高等教育出版社2009年
【4】电工学电子技术秦曾煌高等教育出版社2009年
【5】高频电子线路高等教育出版社2006年
元件清单:
表1元件清单
元件名称
数量
备注
TLN104
1
TLP104
1
SW-SPST-MOM
1
弹簧式开关
555定时器
1
RES
1
470欧姆
CD40110芯片
2
LED
1
发光二极管
RES
1
360欧姆
RES
2
150K
RES
14
400欧姆
LTS547G
2
数码管显示器
RES
1
20K
C
3
0.1微法
导线
若干
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