红外计数器设计报告.docx
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红外计数器设计报告
一、系统设计3
1、总体设计思路3
2、主要电路原理分析4
（1）电源模块4
（2）光电输入电路的设计4
（3）计数器5
（4）显示电路5
（5）稳定模块（防止抖动和调节灵敏度）6
二、系统测试10
三、结论11
四、心得体会
五、附录12
一、系统设计
1、总体设计思路
红外计数器电路的工作原理是：
该电路由光电输入电路，脉冲形成电路和计数与显示电路等组成，利用被检测物对光束反射，从而检测物体的有无。
物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。
红外对射管将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。
每当物件通过红外对射管中间一次，红外光被遮挡一次，光电接收管的输出电压发生一次变化，这个变化的电压信号通过放大和处理后，形成计数脉冲，去触发一个十进制计数器，便可实现对物件的计数统计。
根据题目的要求，结合考虑过确定了此系统的设计方案，图B-2-1所示即为此系统原理框图
它包括脉冲发生器、计数器、、显示电路等几个模块组成。
计数器完成99次计时功能，译码显示当前的计数值。
2、主要电路原理分析
（1）电源模块。
5V稳定直流电，作为光电输入电路、脉冲形成电路（比较器）和计数电路与显示电路的工作电源.
（2）光电输入电路的设计。
1：
红外对射管的工作原理
利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。
红外线又称红外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。
任何物质，只要它本身具有一定的温度（高于绝对零度），都能辐射红外线。
红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏度高，响应快等优点。
红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路。
光学系统按结构不同可分为透射式和反射式两类。
检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和光电检测元件。
热敏元件应用最多的是热敏电阻。
热敏电阻受到红外线辐射时温度升高，电阻发生变化，通过转换电路变成电信号输出。
光电检测元件常用的是光敏元件，通常由硫化铅、硒化铅、砷化铟、砷化锑、碲镉汞三元合金、锗及硅掺杂等材料制成。
2：
光电输入电路
红外对射管将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。
每当物件通过红外对射管中间一次，红外光被遮挡一次，光电接收管的输出电压发生一次变化.
3：
光电输入电路原理图
（3）波形变换
（1）NE555介绍
1地GND
2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
555引脚图
（2）施密特触发器（脉冲整形电路）
施密特触发器是数字系统中最常见的的电路之一，它可以将缓慢变化的脉冲波形变换成数字电路中所需要的矩形脉冲，他的触发方式是电平触发。
施密特触发器构成的整形
（3）计数器
74LS192是同步十进制计数器，具有进位和借位输出端。
当需要进行多级扩展连接时，只要将前级的端接到下一级的CP+端，端接到下一级的CP-端即可。
74LS192功能表：
操作
×
×
×
1
清零
×
×
0
0
置数
↑
1
1
0
加计数
1
↑
1
0
减计数
1
1
1
0
保持
此系统计数器由两片74LS192制可逆计数器构成。
秒脉冲接在个位计数器的减脉冲输入端，利用个位的减借位位与十位计数器相连，实现计数器之间的级联。
利用预置数端
实现异步置数，利用清零端MR实现直接清零。
计数器电路连接图如图B-2-4所示
（3）显示电路
显示电路由译码器74LS48与7段共阴数码管组成。
74LS48输入信号为BCD码，输出端为a、b、c、d、e、f、g共7线，另有3条控制线。
端为测试端，当
时，无论输入端A、B、C、D为何值，a～g输出全为高电平，使7段显示器件显示“8”字型，此功能用于测试器件。
端为灭零输入端。
在
，条件下，当输入A、B、C、D=0000时，输出a～g全为低电平，可使共阴LED显示器熄灭。
但当输入A、B、C、D不全为零时，仍能正常译码输出，使显示器正常显示。
RBO端为消隐输入端。
该输入端具有最高级别的控制权，当该端为低电平时，不管其他输入端为何值，输出端a～g均为低电平，这可使共阴显示器熄灭。
另外，该端还有第二功能——灭零信号输出端。
当该位输入的A、B、C、D=0000时，此时输出低电平；若该位输入的A、B、C、D不等于零，则输出高电平。
显示电路原理图如图B-2-5所示，三个控制端口全部接高，只用74LS48的译码输出功能，74LS484个输入端连接74LS192计数器的输出端，7个输出端连接7段数码管a~g输入端。
图B-2-5
74ls48功能表
功能或数字
输入
输出
显示字形
a
b
c
d
e
f
g
灭灯
×
×
×
×
×
×
0
0
0
0
0
0
0
0
灭灯
试灯
0
×
×
×
×
×
1
1
1
1
1
1
1
1
8
动态灭灯
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
灭灯
0
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
0
0
1
1
×
0
0
0
1
1
0
1
1
0
0
0
0
1
2
1
×
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
0
1
2
3
1
×
0
0
1
1
1
1
1
1
1
0
0
1
3
4
1
×
0
1
0
0
1
0
1
1
0
0
1
1
4
5
1
×
0
1
0
1
1
1
0
1
1
0
1
1
5
6
1
×
0
1
1
0
1
0
0
1
1
1
1
1
6
7
1
×
0
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
7
8
1
×
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
8
9
1
×
1
0
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
9
10
1
×
1
0
1
0
1
0
0
0
1
1
0
1
无效输出
11
1
×
1
0
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
12
1
×
1
1
0
0
1
0
1
0
0
0
1
1
13
1
×
1
1
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
14
1
×
1
1
1
1
1
0
0
0
1
1
1
1
15
1
×
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
数码管
该实验电路采用的是共阴数码管，显示0~99的数字。
三、系统测试
1、观察数码管结果如表
次数
结果
误差（S）
1
计数不稳定
有
2
计数不稳定
有
3
计数不稳定
有
4
计数稳定，但精度不好，红外对管的距离很小
有
注：
由于测量设备原因误差在所难免。
2、测试结果
各电路测试结果如表：
电路
结果
脉冲模块
输出的脉冲不稳定
计数器模块
能实现技术脉冲
译码显示模块
能实时显示计数
在调试中，遇到了以下几个问题：
①接通电源后，挡住光电开关，但是数字显示管不会计数；②电路焊好后，出现的错误是：
LED的f段不能亮，而且不能正常计数，输出端不能正常输出脉冲。
对应解决方案：
①检查电路，查看电路是否有引脚接通的现象，即用万用表检查是否有引脚接通，而导致数码管总是多亮一段；
②光电开关可能正负极接反了，延长释放电流的时间，以保证障碍物有足够时间通过第二个红外计数器；
⑦用万用表测试各条接线的电压，发现芯片的接线错误，因此LED的f段不能正常发亮，LED显示器也不能正常计数以及开机清零。
三、结论
1、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；
3、技术指标：
a）计数器能从0计数至99b）红外对管距离要不能达到3cm以上。
四、心得体会
1、了解常用传感器的原理和应用，以及传感器使用的注意事项及各种测试中不同传感器的选择方法。
2、培养具有综合应用相关知识来解决测试问题的基础理论；
3、培养在实践中研究问题，分析问题和解决问题的能力；
我们必须坚持理论联系实际的思想，以实践证实理论，从实践中加深对理论知识的理解和掌握。
实验是我们快速认识和掌握理论知识的一条重要途径。
只有经过试验，才能发现问题。
五、附录
1、电路原理图
总绘图如图B-5-1所示
原件清单：
电阻：
2k,20k,200;74LS192：
2个
红外传感器：
1个74LS48:
2个
七段数码管：
2个电源
16脚插槽：
5个8脚插槽：
1个
导线若干电容：
104一个
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