速度表

辽宁工业大学数字电子技术基础课程设计（论文）题目：速度表院（系）：电子与信息工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：（签字）起止时间：本科生课程设计（论文）III课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院教研室：电子信息工程注：成绩：平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算学号学生姓名专业班级电子课程设计（论文）题目速度表课程设计（论文）任务设计参数：（1）显示汽车Km/h数；（2）车轮每转一圈，有一传感脉冲；每个脉冲代表1m的距离；（3）采样周期设为10S；（4）要求显示到小数点后边两位；（5）用数码管显示；（6）最高时速小于300Km/h。设计要求：1.分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2.确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。3.设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。进度计划第1天：集中学习；第2天：收集资料；第3天：方案论证；第4天：方案审查；第5天：选择器件；第6天：单元电路设计；第7天：参数计算；第8天：整体电路设计；第9天：Multisim仿真、完善设计；第10天：答辩。指导教师评语及成绩平时：论文质量：答辩：总成绩：指导教师签字：年月日本科生课程设计（论文）IV摘要因为老式机械速度计的笨重，复杂，而且看起来不方便，因此需要寻找一种更为简单，直接，便宜的速度显示仪器。数字速度表就应运而生，设计数字速度表就是为取代老式机械速度表，它较机械式有高进度，便宜，数字化程度高，在汽车上更体现了它的高科技含量。本设计的检测电路采用数字化的红外传感器，从它的输出端输出高低电平，将它作为计数脉冲，送给计数器。同时将555定时器作为基础时钟，将它每十秒钟一显示，并将每次的速度值保持十秒钟，这样就实现了本设计的要求关键词：速度；计数器；555定时器；共阳极数码管本科生课程设计（论文）V目录第1章绪论..........................................................11.1速度表概况...................................................11.2本文研究内容.................................................1第2章速度表电路设计................................................32.1速度表总体设计方案...........................................32.2具体电路设计.................................................42.2.1定时器电路设计....................................................................................42.2.2计数器电路设计....................................................................................52.2.3锁存器电路设计....................................................................................62.3元器件型号选择...............................................72.4MULTISIM仿真、数据分析........................................8第3章课程设计总结..................................................9参考文献............................................................10元器件清单..........................................................11本科生课程设计（论文）1第1章绪论1.1速度表概况随着科技的发展，数字技术大展头角，现代正处在从机械向信息化跨进，这少不了数字电路的作用。但现在的汽车显示速度的仪器还是机械式的，这些机械式的速度计非常的古老，维修成本高，精度差，还不方便读数。本设计就是从数字电路方面着手开展的，用数码管直接显示汽车的实时速度，方便直接，而且精度更高，成本更佳低廉。因此，这款速度计将有广阔的市场前景和美好的未来。1.2本文研究内容设计参数：（1）显示汽车Km/h数；（2）车轮每转一圈，有一传感脉冲；每个脉冲代表1m的距离；（3）采样周期设为10S；（4）要求显示到小数点后边两位；（5）用数码管显示；（6）最高时速小于300Km/h。设计要求：1.分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2.确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。3.设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。首先，速度表主要是采集速度值，通过一定的电路，送到数码管显示出来，那么就必须需要速度采集传感器，将实时速度采集过来，在这里采用数字化的红外距离传感器，它发出一定波长的红外线，再在车轴上安上一薄片，薄片随车轮运动，红外传感器的红外线打到薄片时输出的电平跳变从而形成一个完整的脉冲，本科生课程设计（论文）2将这个脉冲送到计数器，而设计要求是采样周期是10S，所以必须要有精确地计时装置，在这里采用555组成多谐振荡器，在振荡器精确的时钟输出的控制作用下，计数器对送来的脉冲计数，然后送到数码管显示。每隔10S速度数据刷新一次，在这期间显示的数据保持上次值，这就用到了锁存器，将上一次数据所存起来并一直显示，直到下一次刷新时，数码管上的速度值才改变，这就实现了速度表的功能。本科生课程设计（论文）3第2章速度表电路设计2.1速度表总体设计方案方案一：采用霍尔传感器对轮胎运动情况进行转换，把对轮胎的转速分析转化成对电压信号的分析，然后对采集的电压信号进行放大与整形，把整形后的电压信号进行分频处理，处理后送给计数器进行计数，最后送到数码管显示。采用采样电路控制采样周期。方案二：采用光电传感器对对车轮转动情况进行转换，由于本光电传感器采用数字化接口，输出的电平就是计数脉冲，将之直接送到计数器，在采用控制电路的控制下，计数器进行计数，然后送到数码管显示。经过比较方案，不难发现，方案二较方案一有较大的优点。因此，本设计采用方案二。如图2.1为整体电路框图，可见电路主要为五大部分组成，速度数据采集部分、计数器部分、锁存器电路、时钟控制电路和显示电路。本设计的主要思想是将速度值采集过来，形成脉冲输出，送到计数器，计数器计数送给锁存器，在时钟控制电路的控制作用下，锁存器输出电平送给数码管显示。图2.1整体电路框图速度数据采集计数器锁存器电路显示电路时钟控制电路本科生课程设计（论文）42.2具体电路设计2.2.1定时器电路设计555定时器的作用是从OUT端输出1S的振荡周期，如图2.2为555定时器电路，只要将施密特触发器的反相输出端经RC积分电路接回到它的输入端，就构成了多谐振荡器，图中充电回路是R1、R2和C1，放电回路是R1和C1。参数设计合理，这就实现了时钟精确走时的问题。图2.2为555定时器电路R1R2C1C2VCC4VCCU1GND1DIS7OUT3RST4VCC8THR6CON5TRI2708时钟信号输出9本科生课程设计（论文）52.2.2计数器电路设计74ls160是同步十进制计数器，它的作用是实现计数功能。如图2.3为计数器电路，该图为计数器的一个最基本的单元，图中设置为计数模式，因此必须将ENT=ENP=LOAD`=CLR`=1,演示采用脉冲发生器产生所需的CLK时钟送给同步十进制计数器计数初值为0，最高计到9，并在此时产生进位信号，在下一个脉冲来临时计数器回到计数初值，且进位信号输出0。图2.3为计数器电路U1QA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U2DCD_HEXVCCXFG1501234VCC本科生课程设计（论文）62.2.3锁存器电路设计锁存器故名思就是能将输入的数据能锁存住（保存住），然后输出端的数据不随输入端的数据改变而变化。如图2.4为锁存器电路，图左侧电路为采样周期10S的计数电路一旦计数到9时，就会有仅为脉冲的到来，在该脉冲阶段需要做的两件事，第一将计数器的计数值清零，使之从新开始计数，另一件事就是选通锁存器，将计数器的实时数据送到数码管显示，时间持续1S，在这1S钟之后，进位信号消失，输出低电平，计数器清零，锁存器锁存住数据，这时的显示数据就是上1S钟的速度值。每隔10S钟循环一次，周而复始的进行计数。图2.4为锁存器电路VCCVCCXFG1U5QA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U6XFG3U9QA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U10GNDU71D32D43D74D85D136D147D178D18~OC1ENG111Q22Q53Q64Q95Q126Q157Q168Q19GND201918171615141312VCC1009876VCC0111212223本科生课程设计（论文）72.3元器件型号选择红外距离传感器采用型号是：，因为它的测量距离只需通过滑动电位器调节，调节范围3~80mA，方便测试的需要，而且价格便宜寿命长。555定时器组成的周期为1S的时钟型号为LMC555CM，T=1S，取R1=10k，R2=2.2K，由上式的C1=6.49uFC2为旁路电容典型值为0.01uF锁存器选择74ls373，因为该锁存器比较常见，而且控制端少，应用简单。数码管采用市场上常见的共阳极数码管数码管JS050B25B计数器选择74ls160，这是常见的同步十进制计数器12(2*)**2TRRCLn本科生课程设计（论文）82.4Multisim仿真、数据分析如图2.5为整体电路图，此图为第一个计数周期结束，最右侧数码管（秒计时数码管）计数归零，上面三位数码管显示速度值，此时为上个周期结束时的速度值，图中的检测速度器件改成了脉冲发生器，该仿真图能很好地模仿实际的速度计，但美中不足的是555定时器的输出脉冲精度受脉冲发生器的影响，因此定时精度随之下降。图2.5为整体电路图R110kΩR22kΩC1100pFC2VCCU1GND1DIS7OUT3RST4VCC8THR6CON5TRI232VCC1VCC5VVCC5VVCC5VVCC5VXFG1U474LS160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U5DCD_HEXU674LS160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U7DCD_HEXU274LS160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CL