电路课程设计数字式红外测速仪

1、河南城建学院电子技术基础课程设计报告题目：数字式红外测速仪姓 名： 李二萌 学 号： 081410219 专业班级： 0814102 指导老师： 张晓杰 周焱 所在院系： 计算机科学与工程系 2012年9月8日摘要本设计是设计一个数字式红外测速仪，要求使用红外发光二极管和光敏三极管作为速度转换装置，测速范围是10-990转/分，并且要求用两位数字显示，并在无闪烁的情况下显示。为了达到设计要求，我们计划将整个设计分为几个部分，将各个部分设计成功之后进行整合，即可达到设计要求。在经过商讨之后，我们认为我们可以将其划分为光电转化部分，计时部分，计数部分，显示部分。其中光电转化部分是将红外发光二极管和

2、光敏三极管所产生的物理信号并用施密特触发器将其转化为整个系统可以处理的电脉冲信号。控制电路侧是将光电转化部分的得到的电信号再有效时间内控制性的输入到计数部分。计数部分是将在有效时间段内接收到的有效信号进行累加计数，并且在每次计数结束时自动完成完成清零。显示部分则是将一个计数周期内得到的转速进行锁存，并且显示输出。在该设计中尽可能选用较少类型的芯片，方便使用，同时对于一些芯片较多，容易导致线路繁锁的问题，电路设计尽量采用模块布局，力求连线简洁、美观，逻辑功能清晰、有条理。这份课程设计报告详细描述了红外测速仪各个模块的功能和实现原理，给出每个模块的电路图。同时，介绍了设计方案，能够让读者更深入了整

3、个设计流程。在这个实验中，用到了多个芯片，为了防止混淆，标明了芯片名称，这样可使读者一目了然这个电路中所有芯片的作用，使电路清晰明了。目录1 概述 41.1 设计题目 41.2 设计任务和要求 41.3 总体设计方案 42硬件设计 52.1光电转换电路 52.2 计时电路 62.3 计数电路 62.4 施密特触发器 73 需要的器件 84 设计体会 95 参考文献 101 概述1.1 设计题目本文是利用红外发光二极管、光敏三极管作为速度转换装置和一些芯片构成的数字式红外测速仪。1.2 设计任务和要求1 用红外发光二极管、光敏三极管作为速度转换装置。2 测速范围：10 990转/分。3 两位数字

4、显示，显示不允许闪烁。1.3 总体设计方案在设计光电转换电路时我们想象用红外发光二极管固定于旋转物体定轴上，在转轴上安装一遮光板，板上打一个小孔，当转轮旋转时，发光二极管、小孔、光敏三极管在一条直线上，即有红外光通过，其他时间则由于挡板作用，没有光通过，光敏电阻接收红外光转化为一个脉冲，产生一个脉冲说明转一圈。这样只需要测量一分钟内光敏三极管输出脉冲个数，就知道转速了，其中我们还利用施密特触发器将光敏三极管产生的脉冲转化为了方波。在设计计时电路时，我们利用了10HZ的555定时器和两片74LS160芯片构成了计时电路。并将两片74LS160组成了一个60进制的计数器。计数电路同样是利用了两片7

5、4LS160芯片构成了一个99进制的计数器。显示电路就是利用七段式数码显示器将数据显示出来。2硬件设计2.1光电转换电路利用红外发光二极管和光敏三极管所产生的信号形成脉冲。图1光电转电路红外发光二极管固定于旋转物体定轴上，在转轴上安装一遮光板，板上打一个小孔，当转轮旋转时，发光二极管、小孔、光敏三极管在一条直线上，即有红外光通过，其他时间则由于挡板作用，没有光通过，光敏电阻接收红外光转化为一个脉冲，产生一个脉冲说明转一圈。这样只需要测量一分钟内光敏三极管输出脉冲个数，就知道转速了，两者是等价的，即 脉冲频率f = 转速n2.2 计时电路该电路用了10HZ的555定时器，并且两个74LS160的

6、芯片是60进制，因此达到60时刚好过了6s，所以得出的转数应是10倍。图2计时电路2.3 计数电路采用了2片十进制计数器74LS160D，可对输入脉冲信号进行计数，输出结果即为所测转速。而且计数至99时自动清零，即实现了测速范围 10990转/分（6s钟10倍）。当计数为99时，给出低电平将2片74LS160D全部清零，以等待下一个脉冲信号重新计数。图3 计数电路2.4 施密特触发器根据光敏三极管对光照的强度的敏感性来控制集电极电流的大小，通过射击输出转化为电压的变化。但是因为输出并不是标准的方波，为了获得比较好的方波，需要对输出光敏三极管整形，整形电路选用施密特触发器图4施密特触发器3 需要

7、的器件红外发光二极管、光敏三级管、十进制计数器74LS160D、555定时器、施密特触发器、显示数码管以及各种直流电源、电阻、与或非门等。4 设计体会通过本次课程设计，使我对红外测速仪的基本原理有了初步的认识，同时也掌握了电子线路设计的基本思想和方法。可根据设计目的和用途确定电路方案，再画出原理图选择所需元器件，然后按原理图上的结构连接电路中的导线，在连接中并调试。使我充分的发挥了自己的想像力，知道而进，不断进取，只有这样才能获得成功。另外在接线时一定要认真，仔细，耐心，且一步一步地检查分析，避免犯错误。并且通过这几天的数电实习，使发现了自己学习中的很多不足，同时也是我对于数电的学习和认识上升到了一个不一样的高度。更加使我认识到数电这门课如果单纯的用理论化的语言来描述是很枯燥的也是很抽象的，但是如果实际动手操作就会发现自己的不足，因此本周课程设计是在理论的高度之上进行实践操作，当然也只能够有充分的掌握理论知识才能够更好的进行实践。数字电路作为将现实中的各种不规则信号转化为计算机可以识别的信号的桥梁，对于我的计算机课程的学习起到了至关重要的作用。电子电路的课程设计即将结束，通过几天的学习让我明白学习当中遇到的困难只有通过自己的努力才能让自己对所学的知识掌握的牢固。5 参考文献1阎石主编