数字转速表设计正文

1、目 录1 绪论21.1 课题描述21.2 基本工作原理及框图32 相关芯片及硬件电路设计3 2.1 霍尔集成传感器.3 2.2 时基信号发生器.5 2.2.1 555定时器基本组成.5 2.2.2 555定时器的主要性能参数.6 由555定时器的构成的实际信号发生器的电路图及工作原理.7 2.3 选通门电路.8 CD4011的引脚图和功能.8 CD4011构成的选通门电路.8 2.4 三位十进制计数及LED显示组件电路.9 CL102的特点.9 CL102的引脚功能.10总 结11致 谢12参考文献131 绪论 课题描述 随着科学技术的发展电子应用技术日益频繁的被人们所利用，不仅在日常生活中而

2、且在生产中更是被人们喜于接受。这些对推动我国经济发展以及提高生产效率等有重大意义。电子技术应用不仅应用在高端科技领域内而且和生活息息相关，例如各种电器电路板设计，维修等都需要结合电子技术来完成。而作为电子信息工程专业的学生掌握这一技术显得更为重要，而课程设计这一环节是对我们是否掌握知识的一大考验，或者是理论结合实际的一种锻炼，更是对我们前面所学过的科目如模拟电子技术才，数字电子技术以及原理图设计等的综合应用。而且通过数字转速表设计这课题的设计通过真正意义上的实践来发现自己的不足并通过深思后再得到老师和同学的帮助更能留下深的印象并在以后的学习实践中来弥补自己的不足。而课程设计最大一方面的意义是能

3、提高我们得应用能力和科技创新能力。本课题是设计一个具有实际应用意义的电子转速表，它是一个将被测转轴的转速用数码显示电路进行定量显示的技术装置。 基本工作原理及框图本课题设计的数字转速表是由装有永久磁铁的转盘、霍尔集成传感器、选通门电路、时基信号电路、计数及数码显示电路等组成。其基本工作原理是：由霍尔传感器获取转速信号,次信号通过由时基信号控制的选通门，最后被送进计数器，通过对脉冲进行计数而推算出转速,并由数字显示器件直接显示。转盘装置和霍尔集成传感器IC3(SH13)时基电路(555定时器)与非门数字显示组件电路（CL102） 图1 数字转速表框图下图用Protel 99 SE软件画出，其中霍

4、尔集成传感器由30 20 T代替。基本工作原理框图如下图所示 图2 原理图2 相关芯片及硬件电路设计2.1 霍尔集成传感器元件外形引脚及典型应用电路 图3 霍尔集成传感器工作原理如下图所示，磁场中有一个霍尔半导体片，恒定电流I从A到B通过该片。在洛仑兹力的作用下，I的电子流在通过霍尔半导体时向一侧偏移，使该片在CD方向上产生电位差，这就是所谓的霍尔电压。霍尔电压随磁场强度的变化而变化，磁场越强，电压越高，磁场越弱，电压越低。霍尔电压值很小，通常只有几个毫伏，但经集成电路中的放大器放大，就能使该电压放大到足以输出较强的信号。若使霍尔集成电路起传感作用，需要用机械的方法来改变磁场强度。图1-61所

5、示的方法是用一个转动的叶轮作为控制磁通量的开关，当叶轮叶片处于磁铁和霍尔集成电路之间的气隙中时，磁场偏离集成片，霍尔电压消失。这样，霍尔集成电路的输出电压的变化，就能表示出叶轮驱动轴的某一位置，利用这一工作原理，可将霍尔集成电路片用作用点火正时传感器。霍尔效应传感器属于被动型传感器，它要有外加电源才能工作，这一特点使它能检测转速低的运转情况。 图4 霍尔集成工作原理2.2 时基信号发生器2.2.1 555定时器基本组成 图5 555定时器内部结构图555集成定时器是模拟功能和数字逻辑功能相结合的一种双极型中规模集成器件。外加电阻、电容可以组成性能稳定而精确的多谐振荡器、单稳电路、施密特触发器等

6、，应用十分广泛。它是由上、下两个电压比较器、三个5k电阻、一个RS触发器、一个放电三极管 T以及功率输出级组成。比较器 C1的反相输入端5接到由三个5 k电阻组成的分压网络的2/3Vcc处（5也称控制电压端），同相输入端6为阀值电压输入端。比较器C2的同相输入端接到分压电阻网络的1/3Vcc处，反相输入端2为触发电压输入端，用来启动电路。两个比较器的输出端控制RS触发器。RS触发器设置有复位端4，当复位端处干低电平时，输出3为低电平。控制电压端5是比较器C1的基准电压端，通过外接元件或电压源可改变控制端的电压值，即可改变比较器C1、C2的参考电压。不用时可将它与地之间接一个O01F的电容，以防

7、止干扰电压引入。555的电源电压范围是+4.5+18V，输出电流可达100200mA，能直接驱动小型电机、继电器和低阻抗扬声器。 图6 555定时器管脚图2.2.2 555定时器的主要性能参数 55 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 A1 的反相输入端的电压为2CC /3，A2 的同相输入端的电压为CC /3。若触发输入端 TR 的电压小于CC /3，则比较器 A2 的输出为 1，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于2CC/3，同时 TR 端

8、的电压大于CC /3，则 A1 的输出为 1，A2 的输出为 0，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。 图7 555定时器功能表 由555定时器的构成的实际信号发生器的电路图及工作原理 图8 信号发生器由上图可知，此555定时器的高触发端TH和低触发端连在一起作为输入端，在于其他几个元件连在一起构成了一个施密特触发器，明显的由其原理可得到其输出端是一个方波。2.3 选通门电路 CD4011的引脚图及功能.CD4011是四个两输入与非门。 图9 CD4011的引脚图 CD4011构成的选通门电路 图10 选通门电路2.4 三位十进制计数及LED显示组件电路 CL102的特点 CMOS-

9、LED数码显示器的，亦叫十进制技术、译码驱动显示器，是一种功能齐全，使用方便的电子器件，它把十进制技术寄存译码驱动LED数码显示等组合成一体。典型的产品有苏州半导体器件总厂生产的CL102型，其外形、引脚和结构原理等如下图所示。在这里，管家排列的顺序是：面对数码管正面，右下角为脚，左上角为脚，右下角为16脚。VDD、VSS分别接电源的正、负极。CL102的电源电压范围较宽，为使显示亮度适宜，不必外加限流电阻，通常选5V直流电源。笔划工作电流为3080mA。坐高时钟频率fM200KkHZ（占空比50%）。从发光颜色上讲，分有红色、橙色、黄色、绿色数个品种。A、B、C、D为BCD码输出端，CP为计

10、数脉冲输入端，CO是十进位输出端，R是置零端，截稿电平时复零。 图11 CL102外形及结构 总 结 通过这次课程设计我学会了很多东西，不仅在知识方面还有在做人做事方面，总的来说是受益匪浅。 课程设计使我明白了：不积跬步，无以至千里的道理。课题设计关键还是平时多积累知识还有就是有团队合作精神，更重要的是有不怕麻烦，敢于迎着困难而上的精神。通过这几天的学习心里还是有几点感受的： 团队合作很重要。拿到课题之后同学们对第一次课程设计都不熟悉，而在一起讨论并结合老师给的模板无疑是最重要的，最有效的。在我们资料不是很多的情况下在一起共享我们手中有的资料更能提高我们完成设计的效率，而且最为重要的是这样更能

11、促进我们小组成员之间的团队能力，这样为以后合作提供双赢的机会。 有效率的利用网络。现在是网络时代，提倡的就是资源共享，这在为我们大家搜索可利用资源方面提供有效的工具，更是为工作节约的大量的时间。但是学会合理筛选资源更重要，因为网络上资源大部分是不能和我们的心意的，这就需要去筛选。像大的搜索引擎百度，谷歌等只要我们输入有效的关键字是很容易得到我们想要的。但是选资源是还是选择更为专业的为好，像百度文库等。抱着不完成作业誓不罢休的精神。由于对课程设计还不是很熟悉再加上工作量很大，需要查找很多资源，画电路图也比较麻烦所以会经常出错，所以一定有不放弃的精神坚持的最后才能顺利的完成作业。总的来说还是得谢谢

12、老师及时的指导并给予我们资料并不断鼓励我们才能最后完成设计。致 谢 在数字转速表的课程设计中，在杨长玖老师的认真指导下，我不仅对我的各门专业基础课有了一此大致的复习，更加深了我对我们电子专业的认识他的热情使我感动，受到很多同学的热情帮助，同学们的热情帮助使我信心十足，也让我明白友情的重要。设计的成功凝聚了大家共同的心血，在此我表示忠心的感谢。 经过这次课程设计，使我对电子技术模块有了更深一步的了解，也让我知道技术的重要性，努力学好专业知识对自己的益处很大，同时也让我明白了很多，什么事都不难只要自己用心去做，俗话说的好啊：事上无难事，只怕有心人。第一步我作到了，以后的都可以慢慢做到的。课程设计虽不是很完美，但是是自己用心做的，一切都觉得很值。在以后的人生中，什么事都不可以被难倒，因为我有一颗坚强的心。参考文献1 贾秀美.数字电路实践技术（第一版）.中国科学技术出版社，2000. 2 王毓银.脉冲与数字电路（第三版）.高等教育出版社，1999. 3 路勇.电子电路实践及仿真（第一版）.清华大学出版社，2004. 4 岳怡.数字电路与数字电子技术（第一版）.西北工业大学出版社，2001. 5 刘常澍.