流量计数器

毕业设计课题名称：流量计数器设计专业班级：学生姓名：指导老师：二O一四年四月流量计数器设计摘要I摘要本次设计的流量计数器的目是在自动化生产过程中能精确分装物料，避免因人为疏忽原因致使物料出现漏装或多装的现象，由此引入了流量计数器。流量计数器采用了红外传感器系统，利用红外光的关断原理进行计数。这样既能够为企业减少不必要的损失，同时也能够避免因企业缺斤少两的尴尬局面。本电路主要由红外检测电路、放大电路、施密特触发器、CD4518加法计数器、CD4511译码器、红色LED报警灯、七段LED显示译码器组成。在设计中讨论了各模块的实现方法，并对它们进行了严格的理论逻辑推敲和实验测试，以达到设计要求。这套系统在常温运行过程中抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。它可以解决计数中的增减问题，能够对任意流水线产自动计数。因此,研究红外计数器及扩大其应用，对现实工厂自动生产有着非常现实的意义。关键词：红外传感器，CD4511译码器，CD4518加法计数器、施密特触发器流量计数器设计引言II引言在当今社会飞速发展的今天，随着现代工业自动化生产水平的不断提高，人们对自动化生产的高效率，高精准生产要求更加高，高度自动化计数器也就孕育而生。自动化的计数提高了工业生产上的效率以及准确性，计数的自动化和智能化最终能加速实现现代化的工业发展。厂家基本采用流水线技术进行产品生产作业，而怎样对其线上的产品进行实时的、有效的、精确的自动计数成为广大生产厂家十分关注的问题。传统的机械式或电子式计数器（主要是用数字电路集成组件组成）电路比较复杂，元器件数量较多，故障率较高，维修比较困难，而设置预定数值不太方便，功能不易更改且功能过于单一，适用范围较窄。而基于单片机为核心控制的计数器有着能够实时、精确、可靠、稳定等计数优点已成为广大厂家的首先自动计数装置。随着生产自动化、设备数字化和机电一体化的发展，对红外计数器的需求日益增多计数器是不可缺少的必需品。本文所设计的计数器采用红外线遮光方式，抗干扰性好，可靠性高,可用于测量宾馆、饭店、商场、超市、博物馆、展览观、车站、码头、银行等场所的人员数量及人员流通数量。该产品在现代社会中应用广泛，也可以测量流水线上的产品数量。计数器在工业控制中有着广泛的应用。传统的数字计数器都是用中小规模数字集成电路构成的，不但电路复杂，成本高，功能修改也不易。用单片机制作的计数器可以克服传统数字电路计数器的局限，有着广阔的应用前景。流量计数器设计目录目录摘要................................................................I引言...............................................................II第一章总体方案设计................................................11.1总体设计的目的...............................................11.2总体设计的思路...............................................1第二章硬件电路设计................................................32.1稳压输入电源.................................................32.1.1桥式整流电路原理.......................................32.1.2输入电源的工作过程.....................................42.2输出电源....................................................52.2.1电磁继电器输出应用.....................................52.3红外发射/接收二极管应用.....................................72.3.1发光二极管的及工作原理.................................72.3.2发光二极管的结构.......................................82.3.3接收二极管的工作过程...................................82.4由晶闸管管与施密特触发器构成的触发电路.......................92.4.1晶闸管的结构和工作过程................................102.4.2晶闸管的伏安特性......................................102.4.2施密特触发器的功能及特点..............................122.5模数转换...................................................132.6放大电路的应用.............................................142.6.1放大电路的工作原理及过程..............................142.7电磁继电器应用..............................................152.8八段LED数码管设计.........................................162.9集成电路块的选用...........................................182.9.1CD4511译码器的应用...................................182.9.2CD4511译码器的功能...................................192.9.3CD4511的特点.........................................202.10CD4518编码器的应用........................................212.10.1CD4518的功能........................................212.10.2CD4518的工作过程....................................222.10.3十进制同步加法计数器.................................22第三章毕业设计总结................................................24致谢...............................................................25参考文献...........................................................26附录1流量计数器电气原理图.........................................27附录2流量计数器成品实物图........................................28流量计数器设计总体方案设计1第一章总体方案设计1.1总体设计的目的某生产车间生产量不断加大，在生产中遇到一个问题，正常情况下一个大袋中药装入10个物料，但是由于人为疏忽，有时会导致多装或漏装。这样不仅损失公司的经济利益，而且还让人感觉公司做产品偷工减料的尴尬局面。为此，为了解决这个问题，我们就提出一个物料自动打包的系统。这个自动打包系统可以根据流量自动计数，计数达到预设的数值时就停止本次的计数工作，再将计数满的大袋运往下一个装配站，同时做好下一次计数工作，如此重复的完成相同的工作。1.2总体设计的思路下面是我们为此次工程设计一个自动打包系统框图，经过我们分析它主要由：红外对射、放大整形、计数显示、计满输出和稳压电源组成。流计数器组成部分框图如图1.1所示。图1.1总体设计方案系统框图电路通电后红外发射二极管发射的红外线直接射入红外接收二极管中，此时红外接收二极管导通；当有物体经过时光线被遮挡，红外接收二极管截止，此信号通过放大电路对信号进行放大处理，处理后的信号送入由施密特触发电路，将模拟的信号转化为脉冲信号；BCD码加法计数器接收到此信号后，对脉冲上升沿流量计数器设计总体方案设计2进行加法计数处理，计数电路输出Q1-Q4信号，分别送入译码显示电路和计满输出电路；译码显示电路由七段显示译码驱动器CD4511和7段LED数码管组成，CD4511将接收到的BCD码经过译码后驱动LED数码管，使其显示当前计数值。计满输出电路，当BCD码输出为1001时继电器K1吸合，从而证明已经计数9件，该信号输出用于启动自动封箱设备。稳压电路主要由整流滤波电路好串联式稳压电路组成。流量计数器设计稳压输入电源3第二章硬件电路设计2.1稳压输入电源2.1.1桥式整流电路原理由于输入电路采用交流12V电源输入，但其中的集成芯片只有在直流电源的驱动下才能够工作，因此在整个电路中必须要将交流电源转换成直流电源的装置，由此就引入了桥式整流电路。由于本次设计电路选取的继电器型号是JZC-23F(4123)-12V，因此本电路的输入选取的是交流12V输入，再经桥式整流电路整流后得直流12V。桥式整流器是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路，常用来将交流电转变为直流电。需要特别指出的是,二极管作为整流元件，要根据不同的整流方式和负载大小加以选择，如选择不当,则或者不能安全工作，甚至烧了管子;或者大材小用，造成浪费。图2.1桥式整流电路的工作原理图桥式整流电路的工作原理如下：e2为正半周时，对D1、D3加正向电压，Dl、D3导通；对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。电路中构成e2、D1、Rfz、D3通电回路，在Rfz上形成上正下负的半波整流电压，e2为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；对D1、D3加反向电压，D1、D3截止。电路中构成e2、D2、Rfz、D4通电回路，同样在Rfz上形成上正下负的另外半波的整流电压。桥式整流器利用四个二极管，两两对接。输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。流量计数器设计稳压输入电源42.1.2输入电源的工作过程整个输入电路的工作过程是：由入线端子（JI）引入交流12V，再经桥式整流电路整流。桥式电路中采用四个二极管，互相接成桥式结构。利用二极管的电流导向作用，在交流输入电压U2的正半周内，二极管D1、D3导通，D2、D4截止，在负载RL上得到上正下负的输出电压；在负半周内，正好相反，D1、D3截止，D2、D4导通，流过负载RL的电流方向与正半周一致。因此，利用变压器的一个副边绕组和四个二极管，使得在交流电源的正、负半周内，整流电路的负载上都有方向不变的脉动直流电压和电流。整流过后的直流电源由电容滤波后经三极管放大处理，再由电容滤波。滤波后的稳压电源才输送到整个电路当中去。同时由一个绿色的发光二极管作显示的作用，绿色发光二极管点亮表示输入电路的整流和滤波已经完成，确保整个输入电路工作完好。桥式整流的名称只是说明电路连接方法是桥式的接法。2.2流量计数器输入电源电气原理图桥式整流器是由多只整流二极管作桥式连接，外用绝缘塑料封装而成，大功率桥式整流器在绝缘层外添加金属壳包封，增强散热。桥式整流器品种多，性能优良，整流效率高，稳定性好。流量计数器设计输出电源52.2输出电源2.2.1电磁继电器输出应用电磁继电器在这个电路当中同样相当于一个开关元器件，当译码器C