红外计数器设计报告.doc

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1、 目录一、系统设计 31、总体设计思路 32、主要电路原理分析 4 （1）电源模块 4（2）光电输入电路的设计 4（3）计数器 5（4）显示电路 5（5）稳定模块(防止抖动和调节灵敏度) 6二、系统测试 10三、结论 11四、心得体会五、附录 12一、系统设计1、总体设计思路红外计数器电路的工作原理是：该电路由光电输入电路，脉冲形成电路和计数与显示电路等组成，利用被检测物对光束反射，从而检测物体的有无。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。红外对射管将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。每当物件通过红外对射管中间一次，红外光被遮

2、挡一次，光电接收管的输出电压发生一次变化，这个变化的电压信号通过放大和处理后，形成计数脉冲，去触发一个十进制计数器，便可实现对物件的计数统计。根据题目的要求，结合考虑过确定了此系统的设计方案，图B-2-1所示即为此系统原理框图稳压电源译码器LED光检测脉冲发生器计数器它包括脉冲发生器、计数器、显示电路等几个模块组成。计数器完成99次计时功能，译码显示当前的计数值。 2、主要电路原理分析（1）电源模块。5V稳定直流电，作为光电输入电路、脉冲形成电路(比较器)和计数电路与显示电路的工作电源.（2）光电输入电路的设计。1 ：红外对射管的工作原理 利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外线又称红外

3、光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。任何物质，只要它本身具有一定的温度（高于绝对零度），都能辐射红外线。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏度高，响应快等优点。 红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路。光学系统按结构不同可分为透射式和反射式两类。检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和光电检测元件。热敏元件应用最多的是热敏电阻。热敏电阻受到红外线辐射时温度升高，电阻发生变化，通过转换电路变成电信号输出。光电检测元件常用的是光敏元件，通常由硫化铅、硒化铅、砷化铟、砷化锑、碲镉汞三元合金、锗及硅掺杂等材料制成。2：光电输入电路红外对射管将输入电流在发射器

4、上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。每当物件通过红外对射管中间一次，红外光被遮挡一次，光电接收管的输出电压发生一次变化.3：光电输入电路原理图（3）波形变换（1）NE555介绍1地 GND 2触发 3输出 4复位 5控制电压 6门限(阈值） 7放电 8电源电压Vcc555引脚图 （2）施密特触发器（脉冲整形电路）施密特触发器是数字系统中最常见的的电路之一，它可以将缓慢变化的脉冲波形变换成数字电路中所需要的矩形脉冲，他的触发方式是电平触发。 施密特触发器构成的整形（3）计数器74LS192是同步十进制计数器，具有进位和借位输出端。当需要进行多级扩展连接时，

5、只要将前级的端接到下一级的CP+端，端接到下一级的CP-端即可。74LS192功能表：操作1清零00置数110加计数110减计数1110保持此系统计数器由两片74LS192制可逆计数器构成。秒脉冲接在个位计数器的减脉冲输入端，利用个位的减借位位与十位计数器相连，实现计数器之间的级联。利用预置数端实现异步置数，利用清零端MR实现直接清零。计数器电路连接图如图B-2-4所示（3）显示电路显示电路由译码器74LS48与7段共阴数码管组成。74LS48输入信号为BCD码，输出端为a、b、c、d、e、f、g共7线，另有3条控制线。端为测试端，当时，无论输入端A、B、C、D为何值，ag输出全为高电平，使7

6、段显示器件显示“8”字型，此功能用于测试器件。端为灭零输入端。在，条件下，当输入A、B、C、D=0000时，输出ag全为低电平，可使共阴LED显示器熄灭。但当输入A、B、C、D不全为零时，仍能正常译码输出，使显示器正常显示。RBO端为消隐输入端。该输入端具有最高级别的控制权，当该端为低电平时，不管其他输入端为何值，输出端ag均为低电平，这可使共阴显示器熄灭。另外，该端还有第二功能灭零信号输出端。当该位输入的A、B、C、D=0000时，此时输出低电平；若该位输入的A、B、C、D不等于零，则输出高电平。显示电路原理图如图B-2-5所示，三个控制端口全部接高，只用74LS48的译码输出功能，74LS

7、484个输入端连接74LS192计数器的输出端，7个输出端连接7段数码管ag输入端。图B-2-574ls48功能表功能或数字输入输出显示字形abcdefg灭灯00000000灭灯试灯0111111118动态灭灯10000000000000灭灯0110000111111100110001101100001210010111011012310011111110013410100101100114510101110110115610110100111116710111111100007811000111111118911001111110119101101010001101无效输出111101110

8、011001121110010100011131110111001011141111110001111151111110000000数码管该实验电路采用的是共阴数码管，显示099的数字。三、系统测试1、观察数码管结果如表次数结果误差（S）1计数不稳定有2计数不稳定有3计数不稳定有4计数稳定，但精度不好，红外对管的距离很小有注：由于测量设备原因误差在所难免。2、测试结果各电路测试结果如表：电路结果脉冲模块输出的脉冲不稳定计数器模块能实现技术脉冲译码显示模块能实时显示计数在调试中，遇到了以下几个问题：接通电源后，挡住光电开关，但是数字显示管不会计数；电路焊好后，出现的错误是：LED的f段不能亮，而

9、且不能正常计数，输出端不能正常输出脉冲。对应解决方案：检查电路，查看电路是否有引脚接通的现象，即用万用表检查是否有引脚接通，而导致数码管总是多亮一段；光电开关可能正负极接反了，延长释放电流的时间，以保证障碍物有足够时间通过第二个红外计数器；用万用表测试各条接线的电压，发现芯片的接线错误，因此LED的f段不能正常发亮，LED显示器也不能正常计数以及开机清零。三、结论1、能够实现非接触式的计数统计功能； 2、电路基本要求内含红外发射和接收装置、计数显示； 3、技术指标：a) 计数器能从0计数至99 b）红外对管距离要不能达到3cm以上。四、心得体会1、了解常用传感器的原理和应用，以及传感器使用的注意事项及各种测试中不同传感器的选择方法。2、 培养具有综合应用相关知识来解决测试问题的基础理论；3、 培养在实践中研究问题，分析问题和解决问题的能力；我们必须坚持理论联系实际的思想，以实践证实理论，从实践中加深对理论知识的理解和掌握。实验是我们快速认识和掌握理论知识的一条重要途径。只有经过试验，才能发现问题。五、附录1、电路原理图总绘图如图B-5-1所示原件清单：电阻：2k,20k,200; 74LS192：2个红外传感器：1个 74LS48:2个七段数码管：2个 电源 16脚插槽：5个 8脚插槽：1个 导线若干 电容： 104一个12