工厂流水线产品计数器

1、1数显流水线产品计数器数显流水线产品计数器目 录摘要 关键字 .2第一章 引言 .3第二章 电路设计方案 .42.1 电路系统方框图.62.2 电路原理图 .72.3 各子模块电路工作原理 .7第三章 单元电路及仿真 .12 3.1 直流稳压电路.12 3.2 红外发射电路.14 3.3 红外接收及放大电路.14 3.4 脉冲整形电路.17 3.5 计数/译码/显示电路.17 3.6 报警电路.18第四章 PROTEL 设计 .19第五章 设计过程中的心得体会 .20第六章 参考文献及材料清单 .212摘要摘要计数器对某物件进行自动计数，在实际生产生活中具有广泛的应用，对通过的物体进行计数，实

2、现统计数据的搜集，如在生产流水线包装数量控制等领域的应用，可以节省劳动力，能高效地完成任务。红外计数器采用红外传感器实现对通过计数器的物体进行计数，是一种非接触式计数，在部分场合有着其无比的优越性，从而使其广泛应用于工业生产、实时监测、自动化控制等领域。第一章第一章 引言引言电子计数器在科学技术领域、工农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要的作用。人类社会对电子计数器提出的越来越高的要求，电子计数器技术的发展和电子技术的高速发展密不可分，从而为现代科学技术突飞猛进则提供了坚强的后盾。本电路的制作是根据生产生活中的需要而设计出来的一种计数器。它适用于工厂生产流水线的计数等方面，具有成本低、灵敏度

3、高和制作简单等优点。该计数器用于实现工厂流水线产品在 0-9999 范围内计数。电路采用 220V 市电经变压器降压,再经过稳压电路整流，滤波，7812 三3端集成稳压器的稳压，输出+12V 的直流电源对各个模块供电。当传送带上一件产品通过计数器时，红外发射管发出的信号被阻挡，红外线接收管检测产生模拟信号，经放大后通过 NE555 构成的施密特触发器对传感器模拟信号进行波形整形，信号进入 CD40110 和数码管组成的计数、译码、显示电路，进行计数、译码、驱动数码管，最终通过数码管显示出来。产品计数满 9999 时，喇叭发出声音报警。关键字：关键字：计数器、电源、整形、译码、锁存、NE555。

4、课程设计目的 本课题要求设计一个数字显示流水线产品计数器。通过设计，加深学生对所学各门电子技术课程理论知识的理解，提高学生对所学理论知识与实际应用的结合能力，拓宽知识面，系统地进行电子技术的工程实践训练，在生产实际中得到初步的锻炼。通过设计，全面提高学生分析、判断、解决问题的能力，使学生对所学知识的应用能力、查询资料能力及书写报告能力，有一个较大的提高，为毕业设计打下一定的基础。4课程设计内容1.设计一个数字显示流水线产品计数器。并画出电路原理图。2.对给定的电路要求及参数指标，分单元进行设计。对电路参数进行必要的计算，选择元器件参数。3.对设计的电路进行仿真验证（可分单元进行仿真） 。课程设

5、计要求1.功能描述：非接触方式的流水线上产品个数的计数。2.技术指标：（1）产品计数器显示范围：09999。（2）4 位数字显示。（3）显示刷新时间：1s。（4）电源电压：12V。（5）供电电源：220V AC。3.画出数显流水线产品计数器的电原理图，并选择元件参数。 4.对设计的电路进行仿真（可分单元进行仿真） ，给出仿真的结果。5第二章第二章 电路设计方案电路设计方案2.1 电路系统方框图电路系统方框图 直流稳压电路红外发射电路接收及放大电路脉冲整形电路计数，译码，显示电路报警电路变压器 T1 降压，AC 2220VDC 12V多谐振荡器控制红外发射管发射红外线NE555 组成施密特触发器

6、脉冲整形红外接收管接收信号并放大CD40110 计数、译码、锁存及驱动数码管显示多谐振荡器驱动扬声器报警6 2.22.2 电路系统原理图电路系统原理图2.32.3 电路工作原理电路工作原理本电路由直流电源、红外发射管与接收管、NE555 组成多谐振荡器及施密特触发器、CD40110、数码管等器件组成，主要功能是实现工厂流水线产品的计数。（1 1）直流稳压电源直流稳压电源 220V 市电经变压降压器 T1 降压，四个二极管组成整流桥整流形成脉动的直流，再经过电容滤波、稳压块 LM7812 稳压输出稳定的直流电压给其他模块电路供电。7（2 2）红外发射电路红外发射电路 PH301 为红外线发射管。

7、红外发射管是由红外发光二级管矩组成发光体，用红外辐射效率高的材料（常用砷化镓）制成 PN 结，正向偏压向 PN 结注入电流激发红外光，其光谱功率分布为中心波长 830950nm。由 NE555 组成的多谐振荡器驱动红外发射管 PH301发射红外线，使红外线发射稳定，抗干扰性好。 8NE555：555 定时器是一种中规模集成定时器，由一个分压器，两个电压比较器，一个 RS 触发器，一个功率输出级，一个放电晶体管组成。下图是内部结构图、引脚图和功能表。 （3）接收及放大电路接收及放大电路 PH302 为红外线接收管。本设计采用光电二极管。红外线接收管是将红外线光信号变成电信号的半导体器件，它的核心

8、部件是一个特殊材料的 PN 结。没有光照时，反向电流很小（暗电流），当有红外线光照时，携带能量的红外线光子进入 PN 结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子-空穴对。它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流明显变大，9光的强度越大，反向电流也越大（光电导）。如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号。当一件产品通过计数器时，阻挡了接收管接收红外线的强度，这时产生了一个低电平的脉冲信号。没有产品经过时，红外线接收管接收发射管发出的红外线，产生一个高电平信号，与电阻 R3 串联后进行分压，可以根据信号的有无形成一系列的脉冲信号。（4 4）整形电路整形电路由于红

9、外接收的信号不完全是数字信号，它带有模拟的信号在里面。所以，在送到 CD40110 之前需先对它进行适当放大并整形。放大电路由一级低通同相放大器 IC1A,一级低通反相放大器 IC1B，一级电压比较器 IC1C 组成。整形电路是由 NE555 组成的施密特触发器，当信号小于 1/3V 时，施密特触发器输出为高电平；当信号大于2/3Vcc 时，施密特触发器输出为低电平。所以，施密特触发器输出脉冲的数字信号 CP，送到 CD40110 低位显示的 CPU 端。 10（5 5）计数、译码、显示电路计数、译码、显示电路 40110 是十进制可逆计数器/锁存器/译码器/驱动器，具有加减计数，计数器状态锁

10、存，七段显示译码输出等功能。当 CD40110接收到 CP 信号的上升沿时，CD40110 开始计数，经过它译码在数码管上显示相应的数值。在数码管显示 9 时，再来一个脉冲，个位的数码管就显示 0，同时 CD40110 的进位端 QCO 有一个上升沿的信号给十位的 CD40110 的 CPU 端，以此类推，就可以实现四位的计数。CD40110 引出端排列图和功能表。（6 6）报警电路报警电路 计数达到 9999 时，高位给出一个信号，经过两个非门组成的11简单延时（使报警时间加长） ，送入 NE555 组成的多谐振荡器，驱动扬声器发声报警。第第 3 3 章章 单元电路及仿真单元电路及仿真3.1

11、3.1 直流稳压电路仿真及结果直流稳压电路仿真及结果 从图中可知电源基本维持在+12V 左右。123 3. .2 2 红红外外发发射射仿仿真真及及结结果果 3 3. .3 3 接接收收及及放放大大电电路路仿仿真真133.3.1 C CD D4 40 01 11 10 0 控控制制电电路路 CD40110 为十进制加减计数器/所存/七段译码/驱动器，具有加减计数、计数器状态所存、七位显示译码输出和驱动等功能。CD40110 有 2 个计数时钟输入端 CPu 和 CPd，分别用作加计数时钟输入和减计数时钟输入。由于电路内部有一个时钟信号预处理逻辑，因此当一个时钟输入端计数工作时，另一个时钟输入端可

12、以是任意状态。进位输出 CO 和借位输出 BO 一般为高电平，当计数器为 09时，BO 输出负脉冲。在多片级联时，只需要将 CO 和 BO 分别接至CD40110 的 CPU 和 CPD 端就可以组成多位计数器。CD40110 是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码七段码译码器，特点如下：14 具有 BCD 转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的 CMOS电路提供较大的拉电流。可直接驱动 LED 显示器。CD40110 是一片 CMOS BCD锁存/7 段译码/驱动器，引脚排列如图 所示。其中 a b c d 为 BCD 码输入，a 为最低位。LT 为灯测试端，加高电

13、平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。BI为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时， B1 端应加高电平。另外 CD40110 有拒绝伪码的特点，当输入数据越过十进制数 9(1001)时，显示字形也自行消隐。LE 是锁存控制端，高电平时锁存，低电平时传输数据。ag 是 7 段输出，可驱动共阳 LED数码管。另外，CD40110 显示数“6”时，a 段消隐；显示数“9”时，d 段消隐，所以显示 6、9 这两个数时，字形不太美观，若要多位计数，只需将多个 CD40110 级联，每级输出接一只 数码管即可。15 3.43.4 整

14、形电路仿真及结果整形电路仿真及结果 3.53.5 计数、译码、显示电路仿真及结果计数、译码、显示电路仿真及结果16 为了验证计数器/锁存/七段译码/驱动器，我们采用 74LS90 验证电路原理。（因为仿真库没有 CD40110）3.63.6 报警电路及仿真报警电路及仿真17 第四章第四章 ProtelProtel 设计设计 大三上半学期我选修了电子 CAD 这门专业选修课，课上我认真学习了 Protel 99SE 这个非常实用的软件。刚好在课设中用上。第五章第五章 设计过程心得体会设计过程心得体会 作为一名电子信息工程专业的学生，我在大学这三年的学习生活中，系统地学习了电子及其相关专业的各门课

15、程。我们的课程以数电、模电为基础，进一步又学习了高频电子线路，自动控制原理等专业课程。在设计过程中，我通过查阅大量的相关资料，与同学们交流经验，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，熟练掌握了 Protel 99SE、MultiSIM 10 等相关软件的操作方法，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己的信心。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。相信会对今后的学习，工作，生活有非常重要的影响。这18是我的最大收获和财富，使我终身受益！感谢老师的辛勤指导和同学们的通力合作！第第 6 6 章章 参考文献及材料清单参考文献及材料清单Multisim&ultiboord