电路课程设计--数字式红外测速仪

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1、 电子技术基础课程设计报告电子技术基础课程设计报告 题目：数字式红外测速仪题目：数字式红外测速仪 姓 名： 学 号： 专业班级： 指导老师： 所在院系： 计算机科学与工程系 2012 年 9 月 8 日 1 摘要摘要 本设计是设计一个数字式红外测速仪， 要求使用红外发光二极管和光敏三极 管作为速度转换装置，测速范围是 10-990 转/分，并且要求用两位数字显示，并 在无闪烁的情况下显示。 为了达到设计要求，我们计划将整个设计分为几个部分，将各个部分设计成 功之后进行整合，即可达到设计要求。 在经过商讨之后，我们认为我们可以将其划分为光电转化部分，计时部分， 计数部分，显示部分。其中光电转化部

2、分是将红外发光二极管和光敏三极管所产 生的物理信号并用施密特触发器将其转化为整个系统可以处理的电脉冲信号。 控 制电路侧是将光电转化部分的得到的电信号再有效时间内控制性的输入到计数 部分。计数部分是将在有效时间段内接收到的有效信号进行累加计数，并且在每 次计数结束时自动完成完成清零。 显示部分则是将一个计数周期内得到的转速进 行锁存，并且显示输出。 在该设计中尽可能选用较少类型的芯片， 方便使用， 同时对于一些芯片较多， 容易导致线路繁锁的问题，电路设计尽量采用模块布局，力求连线简洁、美观， 逻辑功能清晰、有条理。 这份课程设计报告详细描述了红外测速仪各个模块的功能和实现原理， 给出 每个模块

3、的电路图。 同时， 介绍了设计方案， 能够让读者更深入了整个设计流程。 在这个实验中，用到了多个芯片，为了防止混淆，标明了芯片名称，这样可 使读者一目了然这个电路中所有芯片的作用，使电路清晰明了。 2 目录目录 1 概述概述 3 1.1 设计题目. 3 1.2 设计任务和要求. 3 1.3 总体设计方案. 3 2 硬件设计硬件设计. 4 2.1 光电转换电路 4 2.2 计时电路. 5 2.3 计数电路. 5 2.4 施密特触发器. 6 3 需要需要的器件的器件 7 4 设计体会设计体会 8 5 参考文献参考文献 9 3 1 概述概述 1.1 设计题目 本文是利用红外发光二极管、 光敏三极管作

4、为速度转换装置和一些芯片构成 的数字式红外测速仪。 1.2 设计任务和要求 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) 两位数字显示，显示不允许闪烁。 1.3 总体设计方案 在设计光电转换电路时我们想象用红外发光二极管固定于旋转物体定轴上， 在转轴上安装一遮光板，板上打一个小孔，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， 其中我们还利用施 密特触发器将

5、光敏三极管产生的脉冲转化为了方波。 在设计计时电路时，我们利用了 10HZ 的 555 定时器和两片 74LS160 芯片构 成了计时电路。并将两片 74LS160 组成了一个 60 进制的计数器。 计数电路同样是利用了两片 74LS160 芯片构成了一个 99 进制的计数器。 显示电路就是利用七段式数码显示器将数据显示出来。 4 2 硬件设计硬件设计 2.1 光电转换电路 利用红外发光二极管和光敏三极管所产生的信号形成脉冲。 LED1 V1 12 V Q1 BJT_NPN_VIRTUAL R1 1.0Ohm_5% R2 1.0Ohm_5% R3 1.0Ohm_5% J1 Key = Spac

6、e 图 1 光电转电路 红外发光二极管固定于旋转物体定轴上，在转轴上安装一遮光板，板上打一个 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，两者是等价的， 即 脉冲频率 f = 转速 n 5 2.2 计时电路 该电路用了 10HZ 的 555 定时器，并且两个 74LS160 的芯片是 60 进制，因此 达到 60 时刚好过了 6s，所以得出的转数应是 10 倍。 A1 555_VIRTUAL GND DIS OUTRST VCC THR CON TRI R1 2.886MOhm R2 5.77201MOhm C1 10nF C2 10nF VDD 12V U1 74LS160D QA 14 QB 13 QC 12 QD 11 RCO 15 A 3 B 4 C 5 D