1、 课程设计 电气与信息工程学院 学院 自动化 专业 题目： 数字式红外测速仪 姓名： 学号： 指导教师： 时间： 2013 年 6 月 24 日 2013 年 6 月 26 日 2 数字式红外测速仪数字式红外测速仪 一、一、设计技术指标与要求设计技术指标与要求 1、用红外发光二极管、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。 二、设计目的和要求二、设计目的和要求 1、设计目的设计目的 本课程设计是在前导性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。培养学生
2、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， 使学生积累实际电子制作经 验，目的在于巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实 用。 2 2、设计要求、设计要求 1.以电子技术基础的基本理论为指导， 将设计实验分为基础型和 系统型两个层次，基础型指基本单元电路设计与调试，系统型指若干 个模拟、数字基本单元电路组成并完成特定功能的电子电路的设计、 调试； 2.熟悉常用电子仪器操作使用和测试方法； 3.学习计算机软件辅助电路设计方法，能熟练应用电子线路 CAD 进行电路设计和印刷电路板的设计制作； 4.学习电子系统电路的安装调试技术； 3 5.拓展电子电路的应用领域，能设计、制
3、作出满足一定性能指标 或特定功能的电子电路设计任务。 三、实验原理构思三、实验原理构思 1、转速概念、转速概念 转速是旋转物体的转数与时间之比的物理量,是描述各种旋转机械 运转技术性能的一个重要参量。转速和频率有共同的量纲,都是单位 时间内某一量值(脉冲个数、转数) 出现的次数,从理论上讲,转速值可 以直接和频率值进行比对。测时计数是转速计量的基本方法。 测定一定单位时间内旋转物体转过的圈数即频率， 可等价为所测旋 转物体此时的转速。 即 转速转速 n=脉冲频率脉冲频率 f*60 2、光电式红外测速仪、光电式红外测速仪 a. 采用转速标准装置,将定向反射纸贴于装置的测速盘上,由转速标 准装置通
4、过测速盘输出标准转速,进行检测。 采用脉冲光源测 b. 速装置来检测光电式转速表。这类检测设备通常由频率信号发生 器、 频率计数器及一个发光二极管组成。 两种检测装置的工作原理有本质的差别。 脉冲光源测速装置能否做为 标准,在转速界争议较大。 本课程设计即可采用红外发光二极管和光敏三极管作为速度转换 装置来测取旋转物体转速。可将红外发光二极管固定于旋转物体 （假 4 设为汽车车轮）定轴上，在转轴上安装一遮光板，在遮光板上可打一 个小孔，在转轮旋转时，当发光二极管、小孔、光敏三极管在一条轴 线上时小洞才有红外光通过， 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后转化为一个脉冲，产
5、生一个脉冲则说明转一 圈。这样只需要测量一分钟内光敏三极管输出脉冲个数， 就可以知道 车轮的转速了。 四、设计方案四、设计方案构思构思 1、方案一、方案一 图-1 方案一流程图 2 方案二方案二 图-2 方案二流程图 方案二加入了 60s 时钟电路，同时具备了时钟计数功能，每 60s 自 动清零，停止计数，三位数码显示管示数即为所测旋转物体转速。所 以本课程设计采用方案二进行设计。 被测旋转物光电转换装置 计数译 码 转LED 显示 555 模拟电平输出 计数器 译码转换 60s 时钟电路 LED 显示 5 五、设五、设计原理及步骤计原理及步骤 1、数字式红外测速仪原理框图数字式红外测速仪原理
6、框图 图-3 数字式红外测速仪原理框图 2、光电转换模拟电路光电转换模拟电路 图-4 光电转换电路模拟图 用 555 定时器模拟产生红外线的高电平输出信号。 通过改变滑动 变阻器的阻值来实现转速的变化。 555 模拟电平输出 计数器 译码转换 60s 时钟电路 LED 显示 6 3、输出脉冲模拟计数输出脉冲模拟计数 可用控制开关来手动模拟小洞转过一圈时输出一脉冲并计数情 景，如下图 上面显示管示数为 2，下面显示管示数为 3。 图-5 输出脉冲模拟计数 工作原理简述：原先显示译码器示数为 2，合上开关 A 时输出一 脉冲信号给计数器，断开时则显示译码器示数为 3，即为一次脉冲一 次计数。 如果用手动来合上断开开关并计时， 而且需要计数一分钟在操作 中很难实现，因此出现问题。 4、脉冲计数问题解决脉冲计数问题解决 可用 555 定时器产生 1HZ 即 1s 脉冲信号接入计数器进行计数， 计数器采用 2个十进制计数器 74LS160D实现 2位计数,当计数到 60， 7 停止计数，实现一分钟定
