红外线数字转速表的设计.docx
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红外线数字转速表的设计
上饶职业技术学院
电子工程系
课程设计
课程名称：
电子技术应用模
题目名称：
红外线数字转速表的设计
年级：
学生专业：
应用电子技术
学生学号：
指导教师：
学生姓名：
技术职称：
高级工程师
2008年5月30日
课程设计任务书
1课程名称电子技术应用模拟
2课程性质必选专业课
3适用年级06电子
4适用专业应用电子
5设计题目红外线数字转速表的设计
6实验要求选开
7选题要求最多组数3组每组最多人数2人
8指导老师吴国辉职称高级工程师
9设计目的
9.1进一步掌握摸拟电子技术，数字电子技术等课堂知识在本课程设计中的应用；
9.2熟悉电路的设计过程及设计方法；
9.3掌握课程设计的基本过程和课程设计报告的撰写方法。
10设计要求
10.1设计一个红外线数字转速表；
10.2测量范围0～999转／分，采用红外发光二极管；
10.3采用DC－12V电源。
11课程设计的进度安排
11.12008年5月9日到17日、完成初稿；
11.22008年5月18日到30日，上交课程设计报告及实验样品。
12参考书目
12.1黄定永主编电子线路实验与课程设计北京机械工业出版社2005
12.2高吉祥和全国大学生电子设计竞赛培训系列教程北京电子工业出2000
13任务书下达时间2008年04月28日
课程设计评分标准（选开实验）
姓名:
年级：
专业：
应用电子技术班级：
电1班总分：
考核项目
平时成绩
设计报告
总成绩
考核内容
态度、纪律（20%）
设计报告书写和水平（80%）
考核环节
团结协作有钻研精神
爱护公物文明卫生
遵守纪律和制度
摘要符合要求、语句通顺、内容充实、图表和曲线清晰符合规范、文字规范。
方案选择、论证、设计、计算正确。
分值
6
6
8
80
100
评分
评分教师：
评分时间：
年月日
课程设计评分标准（选开实验）
姓名:
年级：
专业：
应用电子技术班级：
电1班总分：
考核项目
平时成绩
设计报告
总成绩
考核内容
态度、纪律（20%）
设计报告书写和水平（80%）
考核环节
团结协作有钻研精神
爱护公物文明卫生
遵守纪律和制度
摘要符合要求、语句通顺、内容充实、图表和曲线清晰符合规范、文字规范。
方案选择、论证、设计、计算正确。
分值
6
6
8
80
100
评分
评分教师：
评分时间：
年月日
课程设计报告
年级06级专业 应用电子技术班级1班姓名 江国军许莉娟
指导老师吴国辉职称高级工程师
课程名称电子技术应用模拟
课程性质 必选专业课
设计项目红外线数字转速表的设计
实验要求选开
1设计目的
1.1进一步掌握摸拟电子技术，数字电子技术等使课堂知识在本课程设计用；
1.2熟悉电路的设计过程及设计方法；
1.3掌握课程设计的基本过程和课程设计报告的撰写方法。
2设计要求
2.1设计一个红外线数字转速表；
2.2测量范围0～999转／分，采用红外发光二极管；
2.3采用DC－12V电源。
3课程设计的进度安排
3.12008年5月9日到17日、完成初稿；
3.22008年5月18日到30日，上交课程设计报告及实验样品。
红外线数字转速表的设计
摘要红外线数字转速表是一种代替机械转速表、用来测量转动速率的计量仪表。
红外线数字转速表采用的红外探头有直射式和反射式两种。
从原理上讲，任何一种电子数字式速度表都可以视为一个频率计，可用一只频率计先测出某一信号的频率，然后用此频率计测量该信号的频率，调节电位器使被测信号频率与标准频率计所测频率数一致。
若找不到标准频率计可采用交流电源变压器。
红外数字转速表可由频率计，秒脉冲电路以及计数控制门等组成。
关键字计数器、译码器、频率器
1方案①
红外线数字转速表采用的红外线探头有射式和反射式两种。
直射式探头发光管和受光管安装在被测物体的两边，发光管射出的光线直接照射到受光管上。
当被测物体运动时，阻挡光线，产生计数信号。
这种探头经常用于光电计数。
反射式探头发光管和受光管安装在被测物体的同侧，当探头接近物体时，接收到红外线的脉冲信号，用它测量转速比较方便。
测量转速的探头根据测量距离可心采用透镜系统；也可以不采用透镜系统。
当被测物体距深头15cm以内时，无需采用透镜。
设计探头时，可采用小功率发光管5GL和光敏受光管3DU5C。
测量转速的探头经常用透镜系统。
根据光学的折射反射原理，发管和接收管都固定在探测架上，通过透镜聚焦。
在探测架中间用半透膜使发射的红外线向转动体折射，而且又能使从转动物体反射回来的红外线通过半透膜射向接收管。
透膜好涂一层只能透过某个单色波长的物体。
或用单色性很好的滤色玻璃制作，使它只能透过固定波长的红外线（例如0.93um），这样对抗杂散光的干扰更有利。
为了提高红外线的反射能力，通常在转动物体上贴上一小片红外线反射纸，这样反射效果极好。
有时用镜面、铝箔、洁白平滑的纸、白油溙等也能提高反射性能。
当转动物体转到使反射纸恰好对着从发光管的红外线时，接收管接收到光信号，从单位时间内收到的光信号的次数便可测出转速。
方案②
CC40110集成电路逻辑图和引出端功能如图
（1）。
A～g为驱动输出端，和7段显示器连接；R为清零端，R＝1时，计数器清零；CPu是加法计数器钟，CPD是减法计数时钟；QCO输出进位脉冲破，QBO输出借位脉冲；TE为触发器使能端，TE＝0时计数器工作，TE＝1时，计数器外于禁止状态（即不计数）；LE为锁存控制端，LE＝1时，计数器锁存。
CPU预计译驱a
处数码动：
：
CPD理器器器g
器QCO
控QBO
制LE
器TE
R
图
（1）CC40110逻辑图
图
（2）CC40110引出端功能图
图（3）的工作原理
该电路由一只四一二输出端与非门电路CD4011组成一个多谐振荡器。
和其他用此电路组成的振荡器的不同之处是：
该电路由D1、D2和C1、RP1组成一个振荡器，用RP1来调节振荡器的振荡频率；用D2、D3和C2、RP2组成别一个振荡器，用RP2来调整它的振荡脉宽。
两个振荡器共用一个与非门D2，但工作互不影响。
电路中，当C2选用560pF时，C1选用三种不同的容量时，其振荡频率与脉宽见。
图（3）频率和脉宽可独立调整的脉冲信号源
振荡频率与脉宽表
（1）
C1/F
Tp/ms
Fmin/Hz
Fmax/Hz
33n
0.01（最小）
140
10k
33n
0.4（最大）
70
1k
0.1u
0.01（最小）
100
500
0.1u
0.4（最大）
20
500
1u
0.01（最小）
20
5k
1u
0.4（最大）
2
2k
表
（2）CD4553的功能表
输入
输出
WR
CLK
DIS
LE
L
L
L
不变
L
L
L
进位
L
×
H
×
不变
L
H
L
进位
L
H
L
不变
L
L
×
×
进位
L
×
×
锁存
L
×
×
H
锁存
H
×
×
L
Q=0
图（4）CD4553管脚功能介绍
2电路原理及原理图
红外线数字转速表的电路原理框图如下图所示。
为了使红外线转速表避免可见光干扰系统可以设置振荡器和波型变换电路，使发射的红外线通过脉冲功率放大和调制。
当受光管收到脉冲信号后，电路把调制发光管的脉冲信号和被受光管接收的脉冲信号选通出来。
收到的光电信号，必须对调制脉冲实行解调，从中取得真正的转速输出信号，然后将解调的输出信号送入计数控制门计数。
秒脉冲电路可以得到1HZ的秒脉冲信号，通过1s的脉宽就是转速表的取样
时间，也是计数控制门的输入信号。
为了在测量过程中只让显示数字在每次测量结束后自动改变一次数据，要对计数显示“锁存”，所以电路需要一个延时１锁存信号；在计数器测量一次转速后，使计数器自动清零，故设置延时２电路，以提供延时清零脉冲。
计数、锁存、译码显示电路用于完成光电转速表的转速数据显示。
秒脉冲电路1秒脉宽电路延时1显示
计数、锁存、译码
延时2
红外线探头及
光电转换电路计数控制门
图（5）红外线数字转速表的电路原理框图
图（6）秒脉冲电路
图（7）红外线数字转速表的设计图
该电路由三位数显式计数器、门控脉冲发生器和速度检测脉冲输入电路组成。
三位数字显示式计数器由一只三位一十进制计数集成电路CD4533和一只七段数码译码驱动电路CD4511及二位数码显示管组成。
CDE4533虽然只有Q0～Q3一组二一进制码输出端，但它有三个分时输出控制端为：
DS1、DS2和DS3.通过译码驱动器和显示器，显示出三位十进制数。
CD4511是一只七段字形译码驱动器，它能将输入的二一进制码转换为数码笔段向数码管输出，使其将数码显示出来。
当转度检测脉冲从它的输入端12输入时，就会通过内部电路的计数、译码，由数码管显示出来，所显示的数字即为被测转度，它的最大计数与显示数值为999.
当转度检测脉冲输出电路由红外管发射器和红外接收一脉冲信号转换器、脉冲整形电器组成。
当有轮辐从红外接收管之间通过，发射光被遮断一次，红外接收管产生一个脉冲信号，VT1将红外接收管产生的脉冲信号加以放大后，由电极输出，通过施密特触发器D6整形后加至计数器的脉冲输入端12.
5心得体会
知识是一天一天积累起来的,通过本次的课程设计，这句话我确信了!
首先非常感谢吴老师对我的指导，让我懂得了理论和实践结合的重要性，也就是动脑也要动手,只有理论知识是远远不够的，只有把所学过的理论与实践相结合，从理论中得出结论，从而提高自己的实践能力和独立思考能力。
而且还在分析问题能力、专业知识的正确运用能力都有了明显的改善。
在学习过程中，我遇到了重重困难，发现了自己很多的不足之处，但经过李老师的指点，才恍然大悟，您的点拨，使我又对以前所学的知识有了巩固，而且学到了很多书本上所学到过的知识。
我希望在以后的学习过程中能有更多这样的机会让我们学习，再进一步培养学生的能力，锻炼对所学的知识有所发现.
课程设计是综合性的运用知识点，是应用课程所学到的理论知识和技能，对较简单的工程实际问题进行提出，分析，解决。
课程设计是锻炼我们实践能力的一个重要环节，培养了我们查阅技术文献，资料，手册进行工程计算及编写技术件的能力。
最后我感觉自己真的没学到什么东西，我该认真点了，
致谢词
许多天的课程设计，使得我们在高频这方面许多的理论知识和实践都有了
大的提高。
在巩固专业知识的同时，也对设计这方面产生了浓厚的兴趣。
在此，感谢我的导师吴国辉教授，他不但在学习上给予我耐心和细致的指导，在生活上给予我很大的帮助。
他循循善诱的教导和补给一个的思路
予我无穷尽的启迪！
最后我要向在百忙之中抽取时间对本文进行审阅、评议和参加本次课程设计答辩的各位老师表示感谢！
6参考书目
6.1黄定永主编电子线路实验与课程设计北京机械工业出版社2005、8
6.2高吉祥和全国大学生电子设计竞赛培训系列教程北京电子工业出版社2000
7完成时间2008年05月30日
附录
3脚接G6门的输出
红外线数字转速表的设计的总电路图
元件清单
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