数字电路课程设计--速度表设计

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1、 1 目目 录录 1 速度表选题背景 . 2 2 速度表设计方案论证 . 2 2.1 速度表设计的要求及技术指标 . 2 2.2 设计方案论证 . 2 2.3 总体设计方案框图及分析 . 2 3 速度表各单元电路设计 . 3 3.1 脉冲发生源电路设计 . 3 3.2 信号处理电路设计 . 3 3.3 显示电路设计 . 5 4 速度表整体电路设计 . 7 4.1 整体电路图及工作原理 . 7 4.2 电路参数计算 . 8 4.3 整机电路性能分析 . 8 5 设计总结 . 8 参考文献 . 10 2 1. 速度表选题背景 汽车在日常生活中应用已经很广泛了，而不同情况下对汽车的行驶速度有很多不同

2、的 要求，这就需要在车上装有精确便捷的速度表 从经济等因素来看，汽车目前乃至今后都有着广阔的发展空间。目前市面上汽车的速 度表都是机械的，看起来不够直观与方便。如果能用 LED 直接显示出来速度值，就可节省 用户的时间及精力处理汽车行进过程中的突发事件。 应用数电课所学的知识，以及各逻辑器件的合理组合可以设计出满足要求的速度表。 2.速度表设计方案论证 2.1 速度表设计的要求及技术指标 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。 2.2 设

3、计方案论证 本设计先通过霍尔式传感器采集车轮每转一圈所产生的传感脉冲，但这个脉冲一个不 规则的方波信号且信号幅度很小，所以要通过放大电路和整形电路对采集的脉冲进行处理， 再通过计数器记录产生脉冲的个数，最后通过译码器和数码管对汽车的速度进行显示。本 设计简单易懂，操作起来容易，而且较节省费用。 2.3 总体设计方案框图及分析 图 2-1 总设计框图 3 首先通过霍尔式传感器收集车轮每转一周所产生的脉冲，放大电路和整形电路是为了 将霍尔式传感器收集来的不规则且幅度小的脉冲放大和整形，然后通过计数器计算产生脉 冲的个数并输出，最后通过译码器和 LED 数码管显示汽车的速度。 3.速度表各单元电路设

4、计 3.1 脉冲发生源电路设计 本设计采用了霍尔式转速传感器，霍尔式转速传感器是利用霍尔效应的原理制成的。 霍尔效应是指在一个矩形半导体薄片上有一电流通过，此时如有一磁场也作用于该半导体 材料上，则在垂直于电流方向的半导体两端，会产生一个很小的电压，该电压就称为霍尔 电压。霍尔式转速传感器是使转盘的输入轴与被测转轴相连，当被测转轴转动时，转盘随 之转动，固定在转盘的霍尔传感器便可在每一个小磁铁通过时产生一个相应的脉冲，检测 出单位时间的脉冲数，便可知被测转速。根据磁性转盘上磁铁数目多少就可确定传感器测 量转速的分辨率。 图 3-1 磁性转盘构造图 3.2 信号处理电路设计 由于霍尔式传感器输出的脉冲信号是一个不规则的方波信号且信号幅度很小，所以必 须进行信号的放大整形。放大电路可用三极管组成，采用开关三极管可以保证放大器具有 良好的高频响应。当输入信号为零或负电压时，三极管截止，电路输出高电平；而当输入 信号为正电压时，三极管导通，此时输出电压随着输入电压的上升而下降，由于放大器的 放大功能降低了对待测信号的幅度要求。 4 图 3-2 信号处理电路 利用施密特触发