江苏师范大学数电转速表实训报告

实习(设计)报告电气工程及自动化学院

说明：（1）本日志用于记录实习（设计）过程中的各项活动内容，要求学生必须填写具体、齐全、工整。

第二篇电子技术综合课程实习

一课程实习任务

组装一台数字转速表

二电机转速表功能介绍

当电动机转动时，我们人眼无法统计电动机单位时间转过的圈数，即使电动机每秒钟只转过几圈，我们也无法准确的数数来得到电动机每分钟转动的圈数。

本套件就可以测量电动机每秒转动多少圈，最大测量范围为每秒999圈，简单的修改电路，还可以当做电子计数器来使用。如果要显示更大的数字，用户可以自行增加CD40110和数码管，按照原理图的级联的方法进行跟多的级联。每增加一级，计数可增加10倍再加上9。

本制作采用CD40110和CD40106来实现电动机转速表功能，其中CD40110是加减计数，译码，驱动，锁存专用芯片，可实现十进制加一，十进制减一，将计数值译成10进制LED显示码，并驱动LED。其内部计数器和显示驱动是分开的，受计数允许（TE），清零复位（RST），显示锁存控制（LE），其中计数器还有独立的加减输入端（+-IN）和进（借）位输出端（+-out）,本制作中，只需用到加计数，因此减计数对地短接，借位输出留空。

三 电路原理图以及工作原理分析

3.1转速表的原理图

转速表原理图如下

图16 电子转速表原理图

3.2转速表原理分析

电机转速表测量的电机的转速，由于电机的电压为模拟量，需要驱动电路进行驱动，下图为直流电机的驱动电路：

图17 电机驱动电路

如图所示电机驱动电路实际为三极管放大电路驱动，三极管的B U 为：

CC w w b V R R R R U 22

22'++=; 其中'w R 为滑动电阻，则三极管的输入电压可调，从而控制电机转

速；

b a I I β=；

由于电机具有非线性，a I 也为非线性。

电机的测速有许多的方法，有测电流法，有电压法，有光电法。其中光电法最为简单，本套件采用光电法。其基本原理是，在电机的轴上套有码盘，利用码盘上的光栅与发光二极管进行测速。下图为其原理图：

图18 光电测速

U5为光电编码器。光电编码器由发光二极管，光电三极管组成。当编码盘的光栅镂空部分转过发光二极管，发光二极管发出的光就照

射到光电三极管，光电三极管由截止变为导通，

B由高电平跳转为低

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电平，当光线被遮住，光电三极管则有导通变为截止，

B由低电平跳

1

为高电平。由此完成转速的测量。

B输出到CD40106的第一路反相器。

1

由于光电三极管不可能完全工作在饱和或者截止状态，另外由于测量噪声的存在，

B输出的波形不是标准的方波，此信号不能直接作

1

为编码器CD40110的计数脉冲，所以需要进行波形的整定与变换。下图为波形整定部分：

图19 波形整定

波形整定是利用CD40106的第一路和第二路反相器组成滞回比较器，阀值电压为2.3V和2.6V；此电压完全可以做到波形的整定，使输出给CD40110的A1为方波。

测速需要计算单位时间脉冲数，而这个计数时间即为测速周期。本套件的测速周期也由CD40106电路组成。

图20 测速周期与控制信号

反相器5将反相器的矩形波变成一个毫秒级宽度（由C6、R25决定宽度）的正脉冲；反相器6在反相器5正脉冲的上升沿产生一个毫秒级宽度的负脉冲（由C7、R27决定宽度）作为CD40110读取计数器值让abcdefg显示并锁存，反相器6在反相器5正脉冲的下降沿产生一个毫秒级宽度的正脉冲（由C8、R26决定宽度）作为CD40110计数器清零的复位信号。

本套件使用了LED8段数码管，使用CD40110驱动，具体电路如下：

图21 显示部分

CD40110为10进制译码，锁存，驱动一体的芯片，可以级联。四芯片介绍

4.1 CD40106介绍

CD40106是低功耗宽电压供电的COMS芯片是带迟滞功能的6个反向器，本套件采用的是14脚DIP双列直插封装的芯片，每个反向器有具一个输入端和一个输出端，6反向器占用了12个引脚，剩下的14脚为电源正极，7脚为电源负极，工作电压为3-12V，推荐工作电压为5-6V。下图为其引脚逻辑图：

图22 CD40106引脚图

CD40106实际就是反相施密特触发器。

4.2 CD40110介绍

CD40110是加减计数、译码、驱动、锁存专用芯片，可以实现10进制加1、10进制减1、将计数值译成10进制的LED显示码、驱动LED，其内部的计数器和显示驱动是分开的，受计数允许（/TE）、清零复位（RST）、显示锁存控制（LE），其中计数器还具有独立的加减输入端（+-IN）和进（借）位输出端（+-OUT），本制作中，只需要用到加计数，因此减输入端(-IN)对地短路，减借位输出端（-OUT）留空。

宽电压的CD40110，16脚为电源正极，8脚为电源负极，工作电压为3-12V，推荐工作电压为5-6V，其中abcdefg为7段LED数码管

的驱动输出，输出不能短路，接数码管需要接限流电阻，限流电阻的大小一般为200欧到2000欧之间，电源电压高，限流电阻可适当取大；采用高亮LED数码管，限流电阻可适当取大；只有在电源电压较低、采用普通LED数码管或者大尺寸的数码管时，限流电阻可适当取小。本套件采用1K欧的电阻为限流电阻。

/TE脚为计数器低电平允许脚，如果该脚为高电平，计数器在有输入信号时也会停止计数，本套件该脚接地，长为低电平，表示计数器一直处理计数状态。

RST脚为计数器清零脚。清零，表示从0开始计数，允许计数时，+IN输入一个脉冲信号，在上升沿就会进行+1计数，如果逢9，+OUT 还会输出一个进位信号给高位计数器的+IN；如果-IN输入一个脉冲信号，在上升沿就会进行-1计数，如果逢0，-OUT还会输出一个进位信号给高位计数器的-IN；这样就达到了多位数自动加减计数的效果。

LE为显示锁存，平时该脚为低电平时，abcdefg的输出和计数器的值是相等，如果计数器这时是3，abcdefg输出会让LED显示成3；如果计数器加减计数变化成5，abcdefg输出就会让LED显示成5。当LE脚为高电平时，这时，显示的数字就会固定不变，不论计数器是加还是减还是清零，显示的数字一律不变，就好象被“锁”住了一样。下图为CD40110引脚逻辑图：

图23 CD40110引脚图

第三篇总结

一心得体会

两个星期的数电实习让我了解了数字系统设计的一般步奏和方法，掌握了一些常用的芯片功能和他的功能表，巩固了数电理论知识，查找了平时学习的不足，为以后学习打下了一定的基础。在一开始的设计阶段，在设计的过程中，由于缺少经验，刚开始基本不知道怎么设计。在翻阅了理论书后，再结合自己设计的要求进行设计，慢慢的有了头绪，一点点的将所学的知识串联起来，真真的做到了将所学的知识用于平时的实践，做到了学以致用。

在第二部分的练习部分，我练习了自己的焊接技术，学习了分析电路的基本方法，进一步熟息数电知识，并且学会了掌握没有学过的芯片的方法。

在实习过程中，我得到了许多老师和同学的支持，在这里多谢老师和同学的帮助。

二参考文献

《数字系统设计——数字电路课程设计指南》

——北京邮电学院出版社《数字电路逻辑设计——脉冲与数字电路》

——高等教育出版社《数字电子技术基础》

——高等教育出版社