数字式红外测速仪课程设计(三位显示).doc

PAGE8 / NUMPAGES9 数字式红外测速仪 （一）设计目的 在前导验证性认知实验基础上，进行更高层次的命题设计实验，要求学生在教师指导下独立查阅资料、设计、安装和调试特定功能的电子电路。 利用模拟、数字电路知识，解决电子线路中常见实际问题的能力，逐步积累掌握实际电子制作经验。 巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用。 （二）技术要求与指标 1、用红外线发光二极管，光敏三极管作为速度转换装置 2、测速范围：10~990转/分。 3、三位数字显示，显示不允许闪烁 （三）设计原理及步骤 红外发光二极管固定于旋转物体（假设为汽车车轮）定轴上，在转轴上安装一遮光板，板上打一个小孔（或者打多个小孔），当转轮旋转时，发光二极管、小孔、光敏三极管在一条直线上，即有红外光通过，其他时间则由于挡板作用，没有光通过，光敏电阻接收红外光转化为一个脉冲，产生一个脉冲说明转一圈。这样只需要测量一分钟内光敏三极管输出脉冲个数，就知道转速了，两者等价. 即 转速n=脉冲频率f*60 1、方案对比 显示 显示 （方案一）测速仪原理框图 光电转换模拟红外脉冲锁存译码计数器被测量 光电转换模拟红外脉冲 锁存译码 计数器 被测量 555 555 定时器 （方案二）测速仪原理图 光电转换 主门 整形 红外光 显示 译码 锁存 计数 方案一简便快捷，方案二较为繁琐。设计选为方案一。 2、各部分电路图 （1）光电转换电路模拟图 图一 光电转换电路模拟图 当发光二极管照到转轴的反射膜上时，光敏三极管导通，此时输出一个高电平计数脉冲，传给寄存译码显示电路，计数一次。注：无法给出真实红外脉冲，用模拟脉冲替代红外脉冲。 （2）1s脉冲定时电路-555定时器 图二 555定时器 该555定时器用于定时，以计数。 （3）计数电路 图三 三位十进制计数器 该电路组成十进制计数器，将接收图一模拟红外脉冲，并向下级电路输出进位脉冲，触发下级电路。 （4）锁存显示电路 图四 锁存显示电路图 当上图计数到1s时，给出一个高电平，从而产生一个上升沿，触发三片74LS273将图三中三片74LS160计的1s内的次数存进来，并传到下级译码输出。 3、红外测速仪总电路图 图五 红外测速仪总电路图 （四）所用器件： 555多谐振荡器一片，74LS160D计数器三片， 74LS273D型锁存器三片，DCD HEX型数码管三片， HG11红外发光二极管一个，3DU5C光敏三极管一个， 与门，非门，及与非门若干， 电阻电容开关若干，直流电源若干 （五）设计总结： （1）设计中遇到的问题及解决办法 1. 在做定时模块电路时，555多谐振荡器，电阻的调节，电容的匹配，在计算及调试上存在困难，通过多次模拟仿真。 2. 在做计数模块时，74LS160D，的连接方法，以及计数器的清零处理，及清零脉冲的处理。通过查阅课本，上网查资料，以及向老师同学求助，从而得以解决。 3. 在做数码显示模块时，数码显示不稳定问题，连续闪烁。通过添加74LS273D锁存器，从而顺利解决这个问题。在锁存器清零脉冲的选择上与计数器清零基本一致。 4. 在做整体电路设计时，由于电路系统较大，只能采用分页显示。分页显示时又遇到两页之间连接问题，通过键入分页偏置器，解决这个问题 (2)设计心得及体会 通过本次课程设计，使我对红外测速仪的基本原理有了初步的认识，同时也掌握了电子线路设计的基本思想和方法。可根据设计目的和用途确定电路方案，再画出原理图选择所需元器件，然后按原理图上的结构连接电路中的导线，在连接中并调试。使我充分的发挥了自己的想像力，知道而进，不断进取，只有这样才能获得成功。另外在接线时一