光电控制计数器设计与制作.doc

设 计 报 告 学 院 电子与信息学院 课程名称 电子电路课程设计 设计题目 光电控制计数器设计与制作 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导教师 时 间 光电控制计数器 一、设计要求 电路功能：对某项物件进行计数，计数物件速度可慢，可快。计数物体体积约80×80cm。 工作原理：利用遮断式红外控制原理对通过的物件计数。红外发光管与光电接收管相对安放，每当物件通过一次，红外光被遮挡一次，光电接收管的输出电压发生一次变化，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。 性能要求：A、计数范围1～99。B、物件速度频率：1Hz～100Hz。C、具备复位、抗干扰等功能。 二、原理方框图 三、方案比较：方案一：电路图如下图所示 方案二：如下图所示 采用方案一的原因： 方案一比方案二简单：方案一的计数显示部分只需三个芯片，采用CD4543驱动LED的配接电路，接线排列有规律、整齐，增强电路板的艺术美感。 光电计数部分，将方案一中的发光二极管换成红外线发光二极管，其他部分保持不变，不会有影响，电路可正常工作，并满足设计与制作要求中的利用遮断式红外控制原理对通过的物件计数。 方案一脉冲输出由比较器产生，而电压比较器为低功耗、低失调A，集电极输出高电平。因比较器IC2－B的6脚电压大于5脚电压，比较器的7脚输出低电平，同样比较器IC2－A的2脚电压小于3脚电压，使1脚输出为高电平，光电耦合器截止，三极管VT2也截止，VT2集电极输出高电平。 综上所述，当有物体通过VT1时，便在VT2集电极上输出计数脉冲信号。 3、计数显示部分：采用CD4518组成8421码同步十进制计数器，对VT2集电极输出的脉冲信号下降沿进行计数。为满足下降沿计数的要求，需将CD4518的CP端接地，计数脉冲信号接EN输入端。因CD4518内含两个相同的计数器，可将第一级的Q4输入接第二级的EN端，构成两级串行计数，实现0～99的计数器显示。CD4518的第7，15脚为清零端Cr，通过电阻R12接地为零电平，与电容C4一起实现开机清零作用。 译码电路采用两块CD4543分别组成BCD七段译码器，驱动LED数码管显示器。电阻R13～R26为限流电阻。 五、元件介绍 CC4518的功能表 输入 输出 输入 输出 CP CR EN CP CR EN ↑ 0 1 加计数 ↑ 0 0 0 0 0 ↓ 减计数 1 0 ↓ ↓ 0 X 保持 X 1 X X 0 ↑ CD4518引脚排列 CD4518的逻辑图 CD4543驱动LED的配接电路 六、元件选择 IC1 选用三端固定稳压集成电路，IC2 选用LM393集成电路；IC1和IC2也可以只使用一个LM393集成电路；由于电路板面积的极限，所以采用后者。IC3 选用4518集成电路；IC4和IC5选用4543集成电路。VT1 选用3DU12光电三极管；VT2 选用2SC218三极管，买不到换成S9018。VD1 选用SE303红外发光二极管。电容C1采用电解电容220u，C2采用普通100p电容，C3采用1u的电解电容。光耦合器4N35在调试过程中烧坏，换成P521。电阻全部采用1/8金属膜电阻,阻值如下： R1 2.4k R2 可变电阻 R3 62k R4 62k R5 1M R6 10k R7 3.9k R8 10k R9 30k R10 10k R11 4k R12 30k R13～R26 1k×14 七、制作 安装时要求发光管与接收管正对，同时为避免自然光线干扰引起的误计数，应在接收管上套一段黑色圆筒作遮光筒。 本计数可实现0～99的计数显示，若要增加计数位数，可直接对计数显示部分进行扩展。 八、调试 安装时要求发光管与接收管正对，同时为避免自然光线干扰引起的误计数，应在接收管上套一段黑色圆筒作遮光筒。本计数器可实现0～99的计数显示，若要增加计数位数，可直接对计数显示部分进行扩展 1CR 1Q3 1Q2 1Q1 1Q0 1EN 1CP 7 2 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 CT=0 9 3 2 1 0 CT 3 2 1 0 CT + + ≥1 ≥1 CT=0 CTR DIV 10 14 13 12 1