光电计数器设计报告.doc

前言 随着大规模、自动化的生产不断发展，很多企业在生产的过程中，大量使用各种智能化的产品，提高生产管理水平。采用红外线遮光方式，抗干扰性好，可靠性高。可用于测量宾馆、饭店、商场、超市、博物馆、展览、车站、码头、银行等场所的人员数量及人员流通数量，同时丝毫不会侵犯到被测人员的个人隐私。该产品应用广泛，也可以测量流水线上的产品的数量，以及可检查产品有无缺损。适用于各种环境对产品的成品或者是半成品进行计数，以满足现代生产的适时管理和需要，实现了智能控制。 子类专业知识，本设计是对自己所学知识的一个综合运用和检验。同时也是自己走向社会前对产品的制作工艺以及产品生产流程的了解。 思想是利用红外发光管发射红外线，红外接收管接收此红外线，并将其放大、整流并经译码驱动电路使数码管显示数值。 图2.1 方案一电路原理设计图 该电路采用遮光式红外管触发计数器计数，当计数器递增计时到99（即定时时间到）时，显示器上显示99，同时发出光电报警信号。译码显示电路由74LS48和共阴极七段LED显示器以及1K电阻排组成。报警电路主要由555定时器脉冲控制。秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，但本设计对此信号要求并不是太高。主要是利用555产生一个延时信号使蜂鸣器扬声报警，此时可按下复位开关是电路重新从00开始计数。 2.2 方案二 图2.2 方案二电路原理设计图 2.3 方案比较 1.光电转换部分 方案一设计简单，原理清晰，对负载及红外信号的发射强度未予考虑。方案二红外接收管的负载能力得以提高，但实现光电脉冲对电阻及三极管的开关参数有一定的要求，红外接收管还会受到三极管作用下的外围负载影响，不易于实现标准的高低电平转化。 2.计数显示部分 由于两种方案在计数部分所用的芯片不同，因此在芯片的个数选择和各引角连接方面就存在明显的差异。其一74LS192多了清零端方便清零功能的实现。74LS190就需在置数端实现置数功能基础上做点改进，这里通过一双向开关实现硬件复位。其二是进制设置：74LS192采用的是S9=1001，74LS190采用的是S10=1010。都需要使用与非门实现置数，但是74LS192是同步置数，74LS190是异步置数，74LS192当一有进位信号时就开始置数，而74LS190置数信号有延迟。这是两者最主要的区别，也是方案设计选择前者的主要原因。 3.译码部分 都采用4输入8输出译码方式，实现功能相同，两者没有明显的优劣差异。 4.显示部分 都采用共阴极七断数码驱动显示管，此部分没有区别。 5.报警设置 若实现99报时，方案一设计更简单，直接从CO端引出报警信号，通过555定时器产生一定频率的脉冲驱动报警电路。方案二报警设计具有通用性，能设置0-99范围内任意数值显示时的报警，但设置报警数值时较为不便。考虑实际应用采用方案一。 总上所述，方案一更简易、经济，更可行。 第三章 系统组成及工作原理 3.1 系统组成 图3.1 系统原理组成框图 3.2 工作原理 该计数器采用了遮光式红外发射与接收管来产生脉冲信号，当没有遮光物时，红外接收管产生低电平信号，再经过三极管信号放大反向后变为高电平信号，最后经过74LS14反向器又变为低电平，同理，当有遮光物挡住对管时，接收管产生高电平信号，在经过放大反向后，作用在74LS192计数器上一个高电平信号，这样就有一个正跳沿脉冲使计数器开始进行加计数，并且通过74LS48译码电路在两个共阴极数码管上显示计数值，计数部分采用了同步时序逻辑电路设计，当计数器递增计数到99（即计数最大值）时，两计数器开始同步置数，同时高位计数器产生进位脉冲信号驱动报警电路报警，报警电路采用的是NE555构成的多谐振荡器，振荡频率 f0=1/(R1+2R2)CLn2=1.43/(R1+2R2)C，其输出信号经三极管推动蜂鸣器工作。PR未控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作；反之，电路停振。 此时可以用复位开关使其清零，当再有脉冲信号时，计数器又开始循环计数。 第四章 单元电路设计、参数计算、器件选择 4.1? 光电转换模块? 计数显示模块 4.2.1 数码管 译码：编码的逆过程，即将输入代码“翻译”成特定的输出信号。 译码器：实现译码功能的数字电路。 七段数字显示器原理 按内部连接方式不同，七段数字显示器分为共阴极和共阳极两种 管脚排列图; (b) 共阴极接线图; (c) 共阳级接线图 图 4.2数码管内部电路 4.2.2 显示译码器74LS48 图 4.3 74LS48的管脚排列图和其逻辑符号 图4.3 A0 =0时，/ LT =1时，若七段均完好，显示字形是“8”，该输入端常用于检查74LS48显示器的好坏; 当 A1=1时，译码器方可进行译码显示。 用来动态灭零，当 A2=