生产流水线产品产量统计显示系统毕业设计

1、生产流水线产品产量统计显示系统学生： 指导教师：内容摘要：本文介绍了生产流水线产品产量统计显示系统的基本原理以及芯片功能和结构组成，主要以仿真为例来说明，运用Multisim软件，高效、直观、清楚的分析电子电路设计。计数器可以对某些事物进行自动计数，被广泛的应用在生活实际中，它对通过的物体进行计数，能够实现数据统计的搜集，譬如在生产流水线产品产量等领域的应用，能有效的节省劳动力高质量地完成任务。在本设计中为实现光电计数器的功能，采用模数相结合的电路。电路主要是由信号采集电路、两位十进制计数电路、数码显示电路，报警电路四个模块来构成的，四个模块的作用是实现对通过光电门的物体感应，计数，显示，并按

2、预设要求完成报警。此光电计数的范围为一百，可以预设计数数目，当计数达到设定后，停止计数并报警，可手动清除报警；还可以计数达一百时，闪灯报警两秒。关键词：Multisim 光电计数器 自动计数 数码显示 满百报警 Production line product yield statistics systemAbstract: This article describes the production line product yield statistics show that the basic principles of the system and chip functions and s

3、tructures , mainly in the simulation as an example to illustrate the use of Multisim software , efficient, intuitive, clear analysis electronic circuit design. The counter can count on certain things automatically , is widely used in real life , the count of objects through it , enabling the collect

4、ion of statistical data , such as production lines, product yield in other fields of application , which can effectively save labor quality completion of tasks. In this design, for the achievement of optical counter function, using a combination of the circuit module . Circuit mainly by the signal a

5、cquisition circuit , two decimal counting circuit , a digital display circuit , the alarm circuit consisting of four modules , four modules of the role is to achieve the objects through optical gate induction , counting, display and press the preset required to complete the police. This range of one

6、 hundred photoelectric counting , can preset number of counts , when the count reaches the set , stop counting and alarm, you can manually clear the alarm ; also count up to one hundred , the flashing alarm two seconds . Keywords: Multisim Photoelectric counter Automatic counting Digital display Ove

7、r a hundred police生产流水线产品产量统计显示系统前言 Multisim软件是一个专门的电子电路设计与仿真的CAD软件。模拟电子电路元件和仪表软件，实现了“软件组件”和“仪器软件。”该软件可以虚拟仪器技术在电子设计的车间敏捷扩展，桥接测试功能和设计之间的差距。一个直观的界面，易用性的Multisim Multisim软件用户界面的主要特点是完全相似的实验台，各种模拟和各种操作的分析控制接口，组件测试硬件的盒子仪表有库和存储组件，模拟元器件和测试仪器及物理外观非常相似，操作方法基本一致，直观易学。丰富的元器件库：Multisim的元件库中有大量的元器件，包括基本元件、半导体元件、

8、TTL和CMOS元件1、集成运算放大器、ADC和DAC、射频器件等用户也可通过元件编辑器，自行修改或创建所需的元件库。计数生活是最简单的单一操作中的一个，逻辑是实现一个计数器，计数器是在一个数字系统中用于计数的脉冲数，以获得测量的作用，计数和控制功能，所有的分频计数器的功能是由一个基站单元和多个控制门，由一系列具有一个功能，用于存储信息的触发器的计数单元的不同类型的结构，这些触发器的触发器，触发器T D触发器和JK触发器等等。针对在数字系统中，例如计算机的控制器依赖于该指令的地址，以获得指令的乘法运算按以下顺序，注意加法，减法，除法数的广泛应用时间，并且如果在仪器等的数字的计数脉冲。CON是大

9、多数电子逻辑电路的顺序数字技术的应用。不仅对于一个计数器计数时钟脉冲，也可用于频率，时间和脉冲的序列，以产生跳动脉冲和数字计算。不过，这并不显示计算结果，通常是由外部LCD或LED显示屏幕显示。1 Multisim介绍CAD软件的Multisim是一个专用的电子电路设计及仿真，根据仿真工具用Windows的基础上的养老金级的模拟/数字电路板的设计。它包含了一个图形输入的电路图，该电路的硬件描述语言输入，模拟和分析功能非常丰富。Multisim启动图如图1-1所示：图1-1 Multisim启动界面简介：有了一个直观的电路图捕捉环境，轻松设计电路交互式SPICE仿真，迅速了解电路的行为采用先进的

10、电路分析，了解基本的设计特点通过一连串的工具，设计无缝集成的电路和虚拟测试通过改进设计流程的整合，减少错误并缩短上市时间建模Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真快速，简便和有效地进行电路设计和验证。使用Multisim，您可以立即创建一个电路图，具有完整的库组件，并使用电路仿真的SPICE行业标准的模仿行为。可以在设计过程中，既缩短了周期建模的开始进行分析与SPICE高级专业技术和虚拟仪器，电路设计的快速验证。整合，提高了设计过程具有较高的技术，它允许用测量和建模的比较来实现的NI实验室EW数据和仿真SignalExpress软体。Multisim软件是交互式图像技术（电子工作

11、台）开发了一个模拟工具，基于Windows的模拟/数字电路的设计水平。它包含一个图形输入的电路图，输入电路的硬件描述语言，具有丰富的仿真分析能力。Multisim软件的操作界面如图1-2所示： 图1-2 Multisim操作界面功能强大的虚拟仪器：虚拟测试仪器的Multisim，通常有一个共同的实验室仪器，如万用表，信号发生器，双通道示波器，直流，交流，这是一个实验室设备一般很少或预示没有现场设备，该数字信号发生器，逻辑分析仪，逻辑分析仪的转换，失真度测试仪，频谱分析仪和网络分析仪。不仅可以分析，但这些仪器的外观和使用是非常相似的与真正的仪器可以很容易地用于教学演示。工具完整的分析：Multi

12、sim中提供工作点分析，交流小信号分析，瞬态分析，敏感性分析分析其余扫描参数，温度扫描分析，分析转让最坏的情况下的功能分析，蒙特卡罗分析，大量的噪音指数分析分析分析射频电路仿真和分析的其他方法，以及模拟射频电路和数字/模拟混合电路设计仿真功能可以极大地方便了电路的性能进行分析。EDA的缩写，“电子设计自动化”已被广泛应用于电子设计领域的技术。各国目前都电子产品几乎没有手工设计存在。电子产品的设计过程，建立设计，以包括电路图，PCB ，单片机，机器结构的结构内，并在FPGA仿真，界面的外观，物的热稳定性的分析，该分析电磁兼容，包括物理层的设计，以及所需的地图的PCB钻头，自动贴片，焊膏缺失零件清

13、单，原理图及其他生产资料等应有尽有使用计算机的存储容量的计算机。 EDA技术快速设计功能可能难以完成的人工模拟，设计验证，优化和设计工作的评价数据处理。 EDA成为集成电路，印刷电路板，本机的电子系统的主要技术设计。的Multisim软件在这方面是一个有用的工具。 Multisim与仿真和虚拟仪器技术（ LabVIEW 8）可以很好地解决这一长期的教学与实践脱节的理论和实践经验的问题。 2 设计方案论证2.1 选择论证的基本过程每隔1s，计数器增1；整个计数过程以数字形式显示。当定时器递增到99时，它会自动返回，显示00，然后继续计时。整个计数过程中，X1即发光灯会显示进位信号。本设计主要采用

14、芯片是两块74LS162同步十进制计数器，实现模一百计数器，电源由频率100HZ，电压5V设备供给。为了间接扩大计数范围，增加了计数满一百，闪灯两秒的提示。2.2 设计方案框图300 HZ 555定时器计数器的使用输入信号和被用。能够理解的设计原理，据计数器初期值00计数模式，通过增加到59，之后自动复归。这个电路的简单数码时钟分的表示可以使用。所示： 译码显示 译码显示 进 位 置 数 十进制计数器 十进制计数器 （十位） （个位） 时钟脉冲图2.2-1 计数器的总体框图2.3 设计主流程图所述直流电源与用于确定光电栅极接收光输出对象门的高电平，接着由触发器主体的红外发光管，从而使代码计数器

15、7段BCD码译码器的输出固定输出，该设备的数字显示输入。在同一时间，4比特的数字比较器，从而建立一条线，往往预设比较器输出的数字计数器的两个传输信号，即使在工作停止和工作报警序号触发报警并且为实现上述要求。因此，当光发射电路设计红外二极管，及脉冲红外线传输的脉冲的能量供给，从而可提高对瞬时功率的平均功率满足需求，使得门可以增加大的物体的光传输的宽度。而另一组的BCD码，增加了计数范围，从一百计数制成。为了扩大数量间接的，超过一百的增长，促使闪两秒钟。在这种情况下，传输电路的基础上，使用一个简单的多谐振荡器的配置，调试容易形成一个脉冲振荡器555 。本设计采用两反74LS162级联来实现死一百个

16、反对。闹钟铃声通过。在整个使用555 ，形成一个单杆，以实现两个第二报警延迟电路几百闪光控制开关每秒555闪烁，约三倍。 发光报警 脉冲发生 延 时 满百检测 方 光 整 波 电 形 计 数 显 示 发 转 比 生 换 较 器 拨码置数 数值比较 蜂鸣报警 图2.3-1 计数器主流程图3 单位电路设计3.1 信号采集电路设计由脉冲电路（方波） ，光电转换电路，一个比较信号滤波乘积电路的电路组成。脉冲发生电路是由多谐振荡器555的，其振荡频率约为30千赫，计时器555是模拟和集成在大规模的设备，它包括两个电压比较器的数字功能组合在内部，三个电阻器串联，一个RS触发器，一个放电管T和输出级，它提供

17、了两个参考电压相等，则比较器的基准电压是三只5K分压电阻器是电压相比，如果高电平比较器A1的结束和比较器A2的反相输入端的下端和VCC/3和 2VCC/3参考电平。 A1和A2的RS触发器的输出控制的开关状态和放电状态。当输入信号超过2 VCC/3时，输出触发器被复位为低产量为555，而放电开关被激活时，当输入2脚的输入信号低于VCC/3时，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。Rd是复位端，当其为0时，555输出低电平。平时该端开路或接VCC。Vc是控制电压端（5脚），通常的输出2VCC/3，A1作为比较参考，通过改变比较器的参考电平，其它的F，从滤波效果，以消除外部干扰，参考电平，

18、以确保稳定性。T为放电管，当T被激活时，连接到电容器电路的杆7将提供一个低电阻的放电。在此设计中，发光器件和光接收器的要求是大于IM，这就需要增加闪光灯发射光传输设备的功率，但是，以确保在正常运行范围内的平均功率，因此，只有在更短的工作时间为每个发射装置以反映脉冲发生电路，脉冲的占空率被减小。然而，该电路的占空比始终大于50，和频率调整的效果。提高555可以很容易地调节占空比发展，电路如图所示：图3.1-1 555多谐振荡器电路图电路中增加了两个导引二极管，使充放电的电流流过指定的电阻，只要分别调节R1和Rv1的比例就可以方便的调节输出波形的占空比。上电路中，震荡周期T和占空比分别为： (3.

19、1-1) (3.1-2)本设计中输出波形的频率大约为30KHz，占空比大约是20%。所以 (3.1-3) = (3.1-4)F，电阻R1=390，电阻选用2K。光电转换电路采用红外发光二极管和光敏三极管作为光电转换传感器，采用典型电路，如图所示：图3.1-2 光电转换电路图555信号谐波振荡器输出控制晶体管小和关闭来控制所述发光二极管。用于连接到电源并在一个盒子里的多个上拉电阻器，光电晶体管接收电路。横跨在发光二极管上的压降大约是1.2伏特的工作时，电流约20毫安，它的顺序提供该限流电阻的估计值150，但由于控制脉冲信号d，约20的工作时间，以使瞬时功率可提高5倍，限流电阻减少80 ，这约占3

20、0 。在光照射下，其电阻损失兆欧，具有足够的关心光电晶体管，高达几千欧姆的电阻，使电压的分压电阻可以利用几十到几十万，特别是用于具有典型的33K调整到实际情况，在这里，输出节点3包含信号的直流成分，通常与前一脉冲的输出信号的交流部分的同步光电转换电路输出信号在有无物件遮挡住光线时，都输出含有直流交流分量的信号。因此通过滤波电路，可以将两种信号转换为不同电压的直流信号，再通过一定阈值的比较器，可以将两种信号转换为数字电路中的高低电平，从而控制后续电路。电路如下图所示：图3.1-3 滤波比较电路 R5和C3构成的滤波电路，以减少纹波，一般的电阻，以便获得更大的容量。然而，电阻器和电容器是不太高，并

21、且在输入信号的切换时间一分为二，其中的电路不响应，使整体价值的选择。使用由三个腿的输入参考电压的输入信号同时处理的阈值电压的LM258比较器电路。选定的阈值必须根据实际情况进行设置，该电路可以在两个不同的电压信号输入准确区分，因此，使用从功率点处获得的压力，这是电容的纹波滤波电容器C4。综合上述三个单元电路，信号采集电路可以实现“发光器件和光接收器之间的距离大于lM；抗干扰，防止背景光和瓶子抖动产生计数误差”要求，电路情况为当有物体通过时，遮挡住红外光线，电路输出高电平，平时输出低电平。3.2 计数电路计数电路主要采用计数器统计信号采集电路输出的脉冲个数，实现对物件计数的功能。为了使电路简单化

22、，在此选用74LS192为此电路的计数器。74LS192为可预置十进制同步加减计数器，其功能表如下表1、表2。其预置是异步的，当置入控制端为低电平时，不管时钟端CP状态如何，输出端即预置成与数据输入端相一致的状态。其计数是同步的，靠CP同时加在四个触发器上而实现的。当计数控制端为低电平时，在CP上升沿作用下同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。当计数方式控制为低电平时进行加计数；当为高电平时进行减计数。只有在CP为高电平时和才可以跳变。其有超前进位功能，当计数上溢或下溢时，进位/借位输出端输出一个宽度等于脉冲周期的高电平脉冲；行波时钟输出端输出一个宽度等于CP低电平部分的低电平脉冲。

23、；利用端可级联成N位同步计数器。当采用并行时钟控制时，则将接到后一级；当采用并行控制时，则将接到后一级CP。表 功能表输入输出CPLd0d1d2d3d0d1d2d3HLL加计数HLH减计数HH保 持表3.2-2 功能表状态输出CPLHHHLH 注：H为高电平；L为低电平；低电平脉冲；任意；为上升沿对于两个十进制计数器的设计的设计要求，可以根据其自身的功能的电路组成，如图中所示，并且将它的输出为高，低产量BCD码输入CLK是电路采集信号，复位输入信号电路复位，保持被锁定在多个报警电路的信号。正常数，高复位，保持低电平。当完整计数闪光输出的输出的下降沿触发报警电路。图3.2-1 两位十进制计数电路

24、图3.2-2 上电复位电路复位电路如图6，是一个典型的上电低电平复位电路。刚通电时，电容充电，RESET的电压接近于0V，随着电容不断充电，RESET的电压逐渐上升，当达到74LS190的高电平定义电压时，复位结束。延时时间为： (3.2-1)据计算、查找资料，选取如图 的参数，可实现大概0.02s的复位时间。当电路正常工作后，按下开关SW，可实现手动复位。加入复位电路是为了防止在上电瞬间使计数器误触发而计数错误。3. 十进制计数器（个位）电路本电路采用74LS162作为十进制计数器，它是一个具有同步清零、同步置数、可以保持状态不变的十进制上升沿计数器。功能表如表3-1所示：表3.-1 74L

25、S192功能表CPRDLDEPET工作状态0置零10预置数1101保持110保持1111计数74LS162连接方式如图3.-1所示： U23 A QA 14 4 B QB 13 5 C QC 12 6 D QD 11 7 ENP RCO 15 10 ENT VDD 5V 9 LOAD 1 CLR 2 CLR图3.-1 74LS162个位连接图3.2 .2 十进制计数器（十位）电路74LS162是一个具有同步清零、同步置数、可以保持状态不变的十进制上升沿计数器，连接方式如图3-2所示：图3.2.2-1 74LS162十位连接图3.3 555定时器555定时器是在规模集成器件结合了模拟和数字电路，

26、性能优良，适用范围很广，再加入少量的RC外部组件可以很容易地形成一个多谐振荡器单次和未外部元件可以由施密特触发器。所以，现在被广泛应用于555综合生产和转换，测量和控制，脉冲波的形式。555定时器设计的多谐振荡器的电路图及其电路产生的波形如图3.3-1所示：图3.3-1 多谐振荡器由多谐振荡器原理，结合上图可知其振荡周期T=T1+T2。T1为电容充电时间，T2为电容放电时间。充电时间 （3.3-1）放电时间 （3.3-2）矩形波的振荡周期 （3.3-3）555组成的多谐振荡器实际电路参数的选择：由于实际电路所给的器件有限，其R1 = R2 =510 K，RC振荡器电容为1uF ，五号管脚所接的

27、Cs为10PF。所以其振荡周期为 T = (3.3-4)，所以其周期为约为1s.3.4 置数电路置数电路如图3.4-1所示：图3.4-1 置数电路3.5 进位电路进位电路如图3.5-1所示:图3.5-1 进位电路3.6 译码显示电路该电路是实现将计数电路的计数值以数字方式显现出来。计数电路输出两组BCD码，为了使电路简单，应选用BCD码七段数码管译码驱动器。 Q0 Q1 Q2 Q3 Q0 Q1 Q2 Q3 (计数器十位输出端) （计数器个位输出端）图3.6-1 译码显示电路 译码显示电路功能表十进制输入输出字形A3A2A1A0YaYbYcYdYeYfYg0HHLLLLHHHHHHHL1HLLL

28、HHLHHLLLL2HLLHLHHHLHHLH3HLLHHHHHHHLLH4HLHLLHLHHLLHH5HLHLHHHLHHLHH6HLHHLHLLHHHHH7HLHHHHHHHLLLL8HHLLLHHHHHHHH9HHLLHHHHHLLHH3.7 满百报警电路该电路是实现计数100，用2S闪烁的灯光指示哪些功能和设计。据计数电路，当计数器0-99的描述，闪光输出端子输出一个下降沿，这样就可以使用这个信号来触发报警电路，得到一个短的负脉冲信号，使得第二个555控制振动器运行两秒钟时，输出的输出过低频率的方波两秒钟，LED灯闪烁2秒。单稳态触发器电路C1，R1，555的功率水平在T导通放电开关电

29、路的输出端输出F恒定的输入状态低，当有由外部负脉冲触发横向C12，第二端施加信号比电位瞬时1/3VCC下，操作在低比较器启动瞬态过程的一个单稳态电路，开始充电的电容器C，VC增加成倍增长。当一个VC被充电的2/3 Vcc时，比较器的高级别操作时，比较器A1反转高电平输出V0返回低电平，放电开关T再次导通，电容C上的电荷放电迅速在一个触发脉冲放电开关，瞬间结束，持续复苏准备。暂稳态的持续时间（即为延时时间）决定于外接元件R、C值的大小：通过改变R、C的大小，可使延时时间在几个微秒到几十分钟之间变化。当这种单稳态电路作为计时器时，可直接驱动小型继电器，并可以使用复位端（4脚）接地的方法来中止暂态，

30、重新计时。为使R和C都不至取得过大，选取C（）为100F，R（）为18K。如图3.7-1所示：图3.7-1 单稳态触发器图中R10和C6构成微分器，所述参考信号被选择采取滤波电路的电路参数。复位输入控制信号，上电复位计数器电路的电压信号电路。为了避免由电源产生的干扰信号瞬间让突然误触发，增加了复位控制信号，电矩，分析表明复位电路，复位低，一杆555的4引脚为低电平，从而使计划无法正常工作，直到复位返回高电平。这里对555多谐振荡器的频率占空比无严格要求，主观选取频率为3Hz，占空比随机。根据前面的介绍，R1选取为13k，R2为15k，为10F，如图3.7-2所示： 多谐振荡器的工作与否取决于单

31、稳态触发器输出高低。R13为限流电阻。图 多谐振荡器4 辅助芯片介绍4.1 74LS162介绍162 为可预置的十进制同步计数器，共有 54/74162 和 54/74LS162 两种线路结构型式，其主要电特性的典型值如下：型号 FMAX PDCT54162/CT74162 32MHz 305mWCT54LS162/CT74LS162 32MHz 93mW 162 的清除端是同步的。当清除端/SR 为低电平时，在时钟端 CP上升沿作用下，才可完成清除功能。 162 的预置是同步的。当置入控制器/PE 为低电平时，在 CP 上升沿作用下，输出端 Q0Q3 与数据输入端 P0P3 一致。对于54/

32、74162，当 CP 由低至高跳变或跳变前，如果计数控制端 CEP、CET为高电平，则/PE 应避免由低至高电平的跳变，而 54/74LS162 无此种限制。 162 的计数是同步的，靠 CP 同时加在四个触发器上而实现的。当 CEP、CET 均为高电平时，在 CP 上升沿作用下 Q0Q3 同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。对于 54/74162，只有当CP 为高电平时，CEP、CET 才允许由高至低电平的跳变，而 54/74LS162的 CEP、CET 跳变与 CP 无关。 162 有超前进位功能。当计数溢出时，进位输出端（TC）输出一个高电平脉冲，其宽度为 Q0 的高电平部分

33、。在不外加门电路的情况下，可级联成 N 位同步计数器。对于 54/74LS162，在 CP 出现前，即使 CEP、CET、/SR 发生变化，电路的功能也不受影响。4.2 逻辑门介绍与非门：74LS20D 两个4输入与非门，内含两组4与非门74LS20D芯片管脚： 第一组：1、2、4、5输入，6输出。第二组：9、10、12、13输入，8输出。74LS00D 芯片管脚： 第一组：1、2输入，3输出。 第二组：3、4输入，6输出。 第三组：9、10输入，8输出。 第四组：12、13输入，11输出。74LS20D的管脚图和功能表如图4.2-1和图4.2-2所示: 与非门：74LS00D 四个2输入与非

34、门内含四组2与非门74LS00D的管脚图和功能表如图4.2-3和图4.2-4所示: 非门：74LS04D 芯片含6个非门选定器件列表如表所示:表4.2-1 选定器件列表仪器名称型号数量用途同步十进制计数器74LS1622片极联构成60进制计数器与非门与非门非门74LS20D74LS00D74LS04D各1个辅助设计构成其他计数器共阴极显示器DCD-HEX-BLUE2只显示数字计数电压源VDD1个提供脉冲电压图4.2-1 74LS20D管脚图表4.2-2 74LS20D功能表InputsOutputABCDYLHLHLHLHHHHHL图4.2-2 74LS00D管脚图表4.2-3 74LS00D

35、功能表InputsOutputABYLLHLHHHLHHHL5 计数器的仿真设计 基本电路分析仿真设计60进制计数器是由六进制计数器（十位）和十进制计数器（个位）组成。用74LS162D等芯片组成十进制计数器 把十进制计数器当成六十进制计数器的个位计数器，并且用译码显示管显现出来，如图5.1-1所示：用74LS160D等芯片组成十进制器计数器 把六进制计数器当成六十进制计数器的十位计数器，并且用译码显示管显示出来。如图5.1-2所示： 个位计数器图5.1-2 十位计数器5.2测试方法（仿真）首先进入Multisim界面，如图5.2-1所示。右击空白处，鼠标点击放置元件，就到元器件选择区，点击需要放置的元件，再单击OK按钮。如图5.2-2所示。选择放置好各种器件以后，就可以进行连接线路，同时标明所需参数值。当设置元器件的参数时，用鼠标双击，弹出属性对话框，分别给元件赋值，并设置名称标号。待电路确认没有错误以后后，就可单击仿真键，这样就实现了电路的仿真工作。观察结果评断理论是否和预测结果一样。 图5.2-1 Multisim10界面图5-2 放置元件5.3仿真结果计数器计数的仿真起点是00，仿真终点是99，当计数到99时，计数器会自动恢复到起点00继续进行循环计数，并且灯X1会在计数到99的时候发光。仿真结果如图示和所示：图 仿真起点（X1不发光）图5.3-2 仿真终点（X