光电计数器杨猛33.docx

光电计数器杨猛33.docx

《光电计数器杨猛33.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光电计数器杨猛33.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

光电计数器杨猛33

《光电计数器》

课程设计报告

专业：

电子科学与技术

班级：

0802

姓名：

杨猛

指导教师：

杨德李霖峰

2010年12月27日至31日

目录

一设计目的1

二设计要求及技术指标1

三要求完成的任务2

四工作原理及设计思路2

五主要参考元器件3

六计数器系统的组成4

1、CD45184

2、光电耦合器件5

3、74LS146

4、A7416

5、NE5557

6、数码管8

七、各部件的原理图8

八、总的原理图10

十、心得体会11

设计题目：

光电计数器

一设计目的

1.了解非电量测量系统工作原理；学习传感器知识；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。

2.通过电子技术基础（模电、数电）课程的学习，使学生在掌握基本理论知识的基础上，学会常见电子集成器件的使用。

3.通过设计一个模数结合的小型电子电路系统，使学生了解电子电路设计的方法、步骤；学会元器件的选用；学会用软件仿真验证设计方案的正确性；培养综合运用知识和独立开展实践创新的能力。

4.通过搭建调试电路，进一步熟悉相关仪器设备的使用。

5.通过绘制电路图，熟悉Protel的使用，扩充专业知识技能。

6.规范化训练学生撰写技术研究报告，提高书面表达能力。

二设计要求及技术指标

基本部分：

（1）发光器件和光接收器件之间的距离大于1m；

（2）有抗干扰技术，防止背景光或瓶子抖动产生误计数；

（3）每计数100，用灯闪烁2s指示一下；

（4）LED数码管显示计数值。

发挥与扩展部分：

（1）发光器件和光接收器件之间的距离大于2m。

（2）每计数100，用灯闪烁2s指示一下，同时喇叭发出提示声；

（3）设计一个倒计数器。

三要求完成的任务

（1）计算参数，安装、调试所设计电路；

（2）画出完整电路图，写出设计总结报告。

四工作原理及设计思路

在光电转换电路中，发光器件（例如LED）的输出光强与通过其工作电流成正比，发光侧与接收侧的距离越大时，要求输出光强也越强，即要求工作电流越大。

一般LED的工作电流约为10～50mA，因此为了提高传送距离，必须提高LED的工作电流。

当使LED处于脉冲导电状态时（脉冲调制），允许的工作电流可增大

倍，（T0为脉冲周期，tw为脉冲宽度），即光强扩大了

倍，大大提高了传送距离。

  下图6.1为光电计数器的电路框图。

无瓶子档光时，整形后输出和调制光同频率的脉冲信号，挡光时输出一个高电平（图6.2所示），即有没有瓶子挡光，整形输出信号的脉冲宽度是不一样的。

把不同的脉宽变换为不同的电平，形成触发沿，作为计数脉冲，可实现对瓶子的自动计数。

脉宽变电平电路下图6.3所示。

把脉宽变为电容上电压，并以此作为控制信号。

瓶子不挡光时，信号脉冲窄，电容上电压小，使脉宽变电平电路输出为1，挡光后脉冲变宽，电容上电压能达到某阈值电压使脉宽变电平电路输出为0。

从而瓶子挡一次光、能形成一个计数脉冲沿。

五主要参考元器件

NE555、光耦合器、74LS14、A741、CD4518、电阻及电容若干。

六计数器系统的组成

1、CD4518

CD4518是二、十进制（8421编码）同步加计数器，内含两个单元的加计数器，其功能表如真值表所示。

引脚功能：

引脚符号功能

19CLOCK时钟输入端715RESET消除端

210ENABLE计数允许控制端3456Q1A-Q4A计数输出端

11121314Q1B-Q4B计数输出端8VSS地16VDD电源正

CD4518引脚图

2、光电耦合器件

光电偶合器件（简称光耦）是把发光器件（如发光二极体）和光敏器件（如光敏三极管）组装在一起，通过光线实现耦合构成电—光和光—电的转换器件。

当电信号送入光电耦合器的输入端时，发光二极体通过电流而发光，光敏元件受到光照后产生电流，CE导通；当输入端无信号，发光二极体不亮，光敏三极管截止，CE不通。

对于数位量，当输入为低电平“0”时，光敏三极管截止，输出为高电平“1”；当输入为高电平“1”时，光敏三极管饱和导通，输出为低电平“0”。

若基极有引出线则可满足温度补偿、检测调制要求。

这种光耦合器性能较好，价格便宜，因而应用广泛

光电耦合器引脚

3、A741

1型运放双列直插封装的俯视图如图2.H-1（a）所示。

紧靠缺口（有时也用小圆点标记）下方的管脚编号为1，按逆时针方向，管脚编号依次为2，3，…，8。

其中，管脚2为运放反相输入端，管脚3为同相输入端，管脚6为输出端，管脚7为正电源端，管脚4为负电源端，管脚8为空端，管脚1和5为调零端。

通常，在两个调零端接一几十千欧的电位器，其滑动端接负电源，如图（b）所示。

调整电位器，可使失调电压为零，

图2.H-1741型运算放大器的封装图

5、NE555

555多谢振荡器：

用555时基电路构成的多谐振荡器电路是一种将模拟电路和数字电路结合在一起的混合集成电路，由于具有宽范围的单电源电压，可输入模拟电平，输出驱动功率较大、定时准确等特点，得到广泛应用。

555时基电路具有八个引出端，管脚排列如图8所示

1脚：

外接电源负端VSS或接地，一般情况下是接地。

2脚：

低触发端3脚：

输出端V0

4脚：

是直接清零端。

当端接低电平时，则实际电路不工作，此时不论TH处于何电平，实际电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。

5脚：

VC为控制电压端。

若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用那时，应将该端串入一只0.01uF电容接地，以防引入干扰。

6脚：

TH高触发端

7脚：

放电端。

该端与放电管集电极电极相连，用做定时器时电容的放电

8脚：

外接电源VCC，双极型实际电路VCC的范围是4.5-16V，CMOS型实际电路VCC的范围是3-18V。

一般为5V

图8555引脚图

6、数码管　　

数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管，数码管是共阴极数码管，译码器的输出端接到数码管的输入端，输出端与地之间接电阻510欧姆限流保护数码管，否则数码管容易烧坏。

本设计提供的为LED数码管（共阴极）。

其引脚图如图2所示。

七、各部件的原理图

脉宽变电平

方波发生器

计数译码显示上电和手动清零

八、总的原理图

九、元器件清单

器件

数量

器件

数量

0.1uf的电容

8个

220欧的电阻

1个

0.01uf的电容

3个

3DU12

1个

0.47uf的电容

1个

74ls00

1个

10uf的电容

1个

555

3个

50uf的电容

1个

4511

2个

1k的电阻

1个

4518

2个

10k的电阻

4个

9012

2个

33k的电阻

1个

共阴数码管

2个

47k的电阻

2个

插线

1个

100k的电阻

1个

LED

2个

100欧的电阻

1个

按键

1个

10、心得体会

1、通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。

在整个设计过程中，我们通过这个方案包括设计了一套电路原理和PCB连接图，和芯片上的选择。

2、在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。

3、我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。

平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。

而且还可以记住很多东西。

比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。

认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。

所以这个期末测试之后的课程设计对我们的作用是非常大的。

4、在制作PCB时，发现细心耐心，恒心一定要有才能做好事情，首先是线的布局上既要美观又要实用和走线简单，兼顾到方方面面去考虑是很需要的，否则只是一纸空话。

5、在画好原理图后的做PCB版时，由于项目组成员对单面板的不熟悉，导致布线后元件出现在另一边，增加了布线难度，也产生很多不曾注意的问题，今后要牢记这个教训，使以后布线更加顺利。

6、经过两个星期的实习，过程曲折可谓一语难尽。

在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。

从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。

生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。

劳动是人类生存生活永恒不变的话题。

通过实习，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义，我才意识到老一辈电子设计为我们的社会付出。

我想说，设计确实有些辛苦，但苦中也有乐，在如今单一的理论学习中，很少有机会能有实践的机会，但我们可以，而且设计也是一个团队的任务，一起的工作可以让我们有说有笑，相互帮助，配合默契，多少人间欢乐在这里洒下，大学里一年的相处还赶不上这十来天的合作，我感觉我和同学们之间的距离更加近了；我想说，确实很累，但当我们看到自己所做的成果时，心中也不免产生兴奋；正所谓“三百六十行，行行出状元”。

我们同样可以为社会作出我们应该做的一切，这有什么不好？

我们不断的反问自己。

也许有人不喜欢这类的工作，也许有人认为设计的工作有些枯燥，但我们认为无论干什么，只要人生活的有意义就可。

社会需要我们，我们也可以为社会而工作。

既然如此，那还有什么必要失落呢？

于是我们决定沿着自己的路，执着的走下去。

同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。

某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。

实习中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。

团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。

而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。

对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。

挫折是一份财富，经历是一份拥有。

这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。

同时，在老师的身上我们学也到很多实用的知识，在次我们表示感谢！

同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！

7、此次课程设计，学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益非浅，今后的制作应该更轻松，自己也都能扛的起并高质量的完成项目。

8、在此，感谢于老师的细心指导，也同样谢谢其他各组同学的无私帮助！