光电计数器的设计

毕业（论文）设计题目：光电计数器的设计院系：czsmg.taobao.com专业：czsmg.taobao.com指导老师：czsmg.taobao.com姓名：czsmg.taobao.com班级：czsmg.taobao.com学号：czsmg.taobao.com撰写日期：2009年12月18日职业技术学院毕业（论文）设计任务书题目：光电计数器的设计姓名*****学号班级*****（论文）设计选题的来源、目的与意义：通过理论和实践教学，使我们了解光电计数器的工作原理，特性参数及微变等效电路，掌握单元电路的线路组成、基本工作原理、分析方法、技术要求及一些典型集成电路的实际应用，并且具备一定的理论水平和足够的实践技能，为进一步学习通讯技术的专业知识和职业技能打下基础。（论文）设计的主要内容：本文主要讲光电计数器主要的原件的介绍，电路设计，仿真和最后光电计数器的调试。进度计划（进度时间、主要工作内容）：第5周：任务下达，理解消化任务要求；初步设计方案确定；第6周-第10周：设计方案确定，分模块部分完成；第11周：中期检查，查找问题，分析解决难点；第12周-第15周：分模块调试，整体电路调试，论文书写等；第16周：答辩。主要参考文献：[1]侯建军.电子技术基础实验、综合设计实验与课程设计[M].北京：高等教育出版社,2007.[2]侯建军.数字电子技术基础[M].（第二版）.北京：高等教育出版社,2007（论文）设计工作起讫日期：2011年3月20日至2011年5月6日指导教师（签名）专业教研主任（签名）光电计数器的设计摘要数字式电子计数器有直观和计数精确的优点，目前已在各种行业中普遍使用。数字式电子计数器有多种计数触发方式，它是由实际使用条件和环境决定的。有采用机械方式的接触式触发的，有采用电子传感器的非接触式触发的，光电式传感器是其中之一，它是一种非接触式电子传感器。这种计数器在工厂的生产流水线上作产品统计，有着其他计数器不可取代的优点。该例光电触发式电子计数器只有两位数，但通过级联可以扩展为四位，甚至多位。本文针对光电计数器的设计要求，翻阅了一些资料，基本能实现其所要求的功能。关键词：电子计数器，计数触发，光电式传感器ThedesignofphotoelectriccounterABSTRACTDigitalelectroniccounterintuitiveandcountingaccurateadvantages,hascurrentlyinvariousindustriescommonlyused.Digitalelectroniccounterhavemultiplecounts,itistriggeredbytheactualconditionsofuseandenvironments.Usingthecontactofmechanicalway,haveusetriggernon-contactelectronicsensors,photoelectricsensortriggerisoneofthese,itisakindofnon-contactelectronicsensors.Thiscounteronthefactoryproductionlinesforproductstatistics,hastheadvantagesofothercounterirreplaceable.Thisexamplephotoelectrictriggertypeelectroniccounteronlytwodigits,butthroughthecascadecanbeextendedforfour,evenmore.Aimingatthedesignrequirementsofphotoelectriccounter,lookedupsomematerial,basiccanrealizeitstherequiredfunctions.KEYWORDS:electroniccounters,countingtrigger,photoelectricsensor目录前言....................................................1第一章主要元件介绍......................................21.174LS190..........................................21.274LS47译码器......................................31.3数码管............................................41.4集成555定时器....................................41.5三端集成稳压器....................................51.6整流桥............................................5第二章设计电路..........................................52.1计数、译码、显示及上电和手动清零电路..............62.2单稳态电路........................................62.3方波发生器........................................72.4驱动..............................................92.4.1LED灯闪烁电路................................92.4.2蜂鸣器电路....................................92.55V电源电路.......................................9第三章调试过程中所遇故障的分析.........................10结论....................................................10参考文献................................................11致谢...................................................12附录....................................................131前言在啤酒、汽水和罐头等灌装生产线上，常常需要对随传送带传送到包装处的成品瓶进行自动计数，以便统计产量或为计算机管理系统提供数据。光电计数器是通过红外线发射和接收进行计数，有直射式和反射式两种，通常用于流水线作业工件计数。直射式的发射、接收分体，发生器和接收器分别置于流水线两边，中间没有阻挡时发射器的红外线射到接收器，接收器收到发射来的红外线，经相反处理使之没有信号输出，有工件经过时挡住光路，接收机失去红外线信号的便输出一个脉冲信号到运算累加器进行计数。发射式是发射、接收同体，置流水线一边，前面没有工件往下流时，发射器发出的红外线直接射出没有发射，接收器没有接收到反射来的红外线信号没有输出。有工件经过时挡住光电路使发射器发出的红外线信号发射到接收器上，接收器接收到反射来的红外线信号便输出一个脉冲信号到运算累加器进行计数。2第一章主要元件介绍1.174LS19074LS190为十进制同步加/减计数器74LS190。其管脚图和功能表如图5-1和图5-2所示：图5-374LS190管脚图图5-274LS190功能表74LS190的预置是异步的，当置入控制端（LD）为低电平时，不管时钟CP的状态如何，输出端（Q0～Q3）即可预置成与数据输入端（D0～D3）相一致的状态。74LS190的计数是同步的，靠CP加在4个触发器上而实现。当计数控制端（CT）为低电平时，在CP上升沿作用下Q0～Q3同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。当计数方式控制（U/D）为低电平时进行加计数，当计数方式控制（U/D）为高电平时进行减计数。只有在CP为高电平时CT和U/D才可以跳变。74LS190有超前进位功能。当计数溢出时，进位/错位输出端（CO/BO）输出一个低电平脉冲，其宽度为CP脉冲周期的高电平脉冲；行波时钟输出端（RC）输一个宽度等于CP低电平部分的低电平脉冲。利用RC端，可级联成N位同步计数器，当采用并行CP控制时，则将RC接到后一级CT；当采用并行CT控制时，则将RC接到后一级CP。我们的设计中也用到了这个功能。31.274LS47译码器74LS47管脚图和功能表如图5-3和图5-4所示：图5-374LS47管脚图74LS47是驱动共阳极LED数码管的译码驱动器。为了直接驱动指示灯，74LS47的输出端是低电平作用的，即输出为0是，对应的字段点亮；输出为1时，对应的字段熄灭。译码器有4个使能端，灯测试输入LT、静态灭灯输入BI、动态灭零输入RBI、动态灭零输出RBO。当LT接低电平且BI/RBO端接高电平时，译码器各段输出低电平，数码管七段全亮，因此可利用此端输入低电平对数码管进行测试。RBI是动态灭零输入使能端，LT=1，RBI=0时，如果输入数码DCBA=0000，译码器各段输出端均为高电平，数码不显示数字，并且灭零输出RBO为0。利用RBI端，可对无意义的零进行消隐。BI是静态灭灯输入使能端，它与灭零输出RBO共用一个输出端，当BI=0，不论DCBA为何值状态，译码器各段输出均为高电平，显示器各段均不亮，利用BI可对数码管进行熄灭或工作控制。RBO是动态灭零输出，当RBI=0，LT=1，DCBA=0000时，表示译码器出于灭零状态，此时BI/RBO为输出端，输出RBO=0。RBO端的设置主要用于多个译码器级联时，对无意义的零消隐。在本次的设计中，我们用动态灭零端实现零消隐。41.3数码管图5-5数码管管脚图中小型的荧光数码管和发光二极管显示器多采用七段形式显示。荧光数码管是一种真空管，其外形引脚如上图所示，灯丝兼作阴极，阳极由涂发光物质的材料制成，其形状为a、b、c、d、e、f、g，七个笔画段构成的8字，也可增加一个点状显示灯表示小数点。阳极与阴极之间设有栅极，当灯丝加热时发射电子，经加20V电压的栅极加速后撞击到阳极，如该阳极接有20V高压则发出荧光；若该阳极未接高压则不发荧光，由此显示相应的字形。七段发光二极管显示器的原理与荧光显示器相似，用七个发光二极管构成a、b、c、d、e、f、g七个笔画段，并分为共阳极和共阴极两种连接方法。共阳极是将七个发光二极管的阳极接在一起并接在正电源上，阴极接到译码器的各输出端，当哪个发光二极管的阴极为低电平时对应的那个发光二极管就导通发光。共阴极则是将七个发光二极管的阴极联在一起并接地，阳极译码器的各输出端，哪一个阳极为高电平时对应的那个二极管就发光。我们在实验中用到的是共阳极的数码管，在连接电路的时候将3、8两个管脚都接到正电源上。1.4集成555定时器集成555定时器的管脚图、内部结构图和功能表如图5-6、图5-7和表5-1所示：图5-6成555定时器的管脚图图5-7集成555定时器内部结构图表5-1集成555定时器功能表TH（6）TR（2）R(4)OUT(3)T管D（7）Uc1倒相放大缓冲输出QQUc2SR5KΩ5KΩ5KΩC1C2-++-控制电压输入5阈值输入6UI1触发输入2UI21地4复位T3输出7放电8UCC5××LL导通L＞2/3UDD×HL导通L＜2/3UDD＞1/3UDDH不变不变不变＜2/3UDD＜1/3UDDHH截止H555定时电路由2个比较器、1个基本RS触发器、1个反相缓冲器、1个漏极开路的NMOS管和3个5K的电阻组成分压器组成。555外接适当的电阻、电容能方便的构成单稳态触发器和多谢振荡器。在本次设计中，我们采用555构成