电子课程设计报告

电子技术基础

课程设计

题目名称：

姓名:

学号：

班级：

指导教师：

重庆大学电气工程学院

2011年6月

目录

一、内容摘要

二、设计内容及要求

三、红外线转速表的工作原理

四、单元电路设计

五、总体设计

六、组装调试

七、心得体会

八、电路用到的器件

九、总结

十、参考文献

红外线转速表

一、内容摘要:

我们设计的是四位数数字显示红外线转速表。转速表用红外线发光管，通过光学原理实现对转速的测量，通过计数锁存电路、延时电路、脉冲电路的相互有机组合可以使测速范围达到了从０转/s 到９9９9转/s，实现近距离测量;

二、设计内容及要求：

（1)设计四位数数字显示红外线转速表。转速表用红外线发光管。测速范围为０00０~ 999 9转/分，实现近距离测量;

(2）发射的红外线用一定的频率脉冲调制,接收的调制脉冲通过解调电路得到被测转动体的转速脉冲；

(3)组装、调试红外线转速表；

(4)画出完整的电路图，写出设计、调试报告；

三、红外线转速表的工作原理

３．1 红外线转速表采用的红外线探头有直接试和反射式两种。直接式探头、发光管和受光管在被测物体的两边，发光管射出的光线直接照射到受光管上,被测物体运动时阻挡光线,产生计数信号，这种探头经常用做光电计数。反射式探头、发光管和受光管在被测物体的同测，当探头接近物体是，接收到脉冲的红外线信号,用于测量转速比较方便。

3．２测量转速的探头根据测量距离可以采用透镜系统,也可不采用透镜系统。当被测物离开探头距离在１5cm以内时，无需采用透镜。探头设计是可采用小功率发光管5GL和光敏受光管3DU5Ｃ。组装电路如图2-1所示,两管并排放置，两个管子的中心线夹角很小,使它们在10ｃm ~ 15cm远处相交。这种探头靠接近物体上漫反射回来的光线工作，对全黑色物体,接收灵敏度很底,对白色物体和镜面反射体接收最灵敏,也能接收到其他颜色物体的反射光，但相应的探头距离要近些。

图2-1 不加透镜，接收漫反射光的探头

测量转速的探头经常用透镜系统,根据光学的折射反射原理,发射管和接收管都固定在探测架上,通过透镜聚焦。在探测架中间用半透膜使发射的红外线折射向转动体，又能使从转动

的物体反射回来的红外线通过半透膜射向接收管。半透膜上最好涂一层只能透过某个单色波

长的物质，或用单色性很好的滤色玻璃制作,使它只能透过固定波长的红外线（例如０.9３μｍ),这样对于对抗杂散光的干扰更有利。

3.３为了提高反射红外线的能力，通常在转动物体贴上一小片红外线反射纸，反射效

果极好。有时用镜面、铝箔、洁白平滑的纸、白油漆等也能提供反射性能。当转动物体转到

反射纸恰好对着从发光管发出的红外线时，接收管接收到光信号,从单位时间内收到光信号的次数便可测出转速。

３.4 红外线转速表电路原理框图如图2-2所示。为了使红外线转速表不怕可见光干扰,

系统可以设置振荡器和波形变换电路,使发射的红外线通过脉冲功率放大和调制，当受光管收到脉冲信号后,电路把调制发光管的脉冲信号和受光管接收到的脉冲信号选通出来，对收到的光电信号,必须“卸调”调制脉冲，即实行解调,从中取得真正需要的转速脉冲输出信号,解调后输出信号送入计数控制门计数。

图2-2 红外线转速表电路原理框图

秒脉冲电路可以得到1ｋHｚ的秒脉冲信号，通过1秒脉冲电路得到闸门时间（脉宽)为1秒的闸门信号，该1秒的脉宽就是转速表的取样时间，是计数控制门的输入信号。

为了在测量过程中，只让显示数字在每次测量结束后自动改变一次数据，要对计数显示“锁存”，所以电路需要一个延时1锁存信号。在计算器每测量依次转速后，使计算器自动清零,故设置延时２电路,以提供延时清零脉冲。计数、锁存、译码显示电路完成光电转速表的转速数据显示。

四、单元电路设计

1、红外发射及接收电路

5G Ｌ的最大正向电流为:10ma;３D Ｕ5C 的最大正向电流为：1ｍa

我组选择R 1=500Ω， R 2＝5ＫΩ;可以保证I 1＜10ma;I １＜1ma

2、秒脉冲电路

系统所需要的秒脉冲由定时器 555定时器所构成的多谐振荡器提供。其中1脚是电路地G ＮＤ;8脚是正电源Vcc ，工作电压范围为3～18V ；2脚是低触发端ＴＲ；3脚是输出端ＯUT;4脚是主复位端R ；5脚是控制电压端Uc;6脚是高触发端TH;７脚放电端DI ＳC 。R １、R ２和C 为定时电阻和电容,C1为电压控制端稳定电容。

输出矩形脉冲的周期等于电容的充放电时间之和。用一阶RC 电路的三要素法可求出电容的充放电时间。

充电时间即高电平脉冲宽度T １=0.７(Ｒ１+R 2)C 。

放电时间即低电平脉冲宽度T 2=Ｒ2Ｃ。

R1＝７2.1４K R2=30.4３K. C=1０u Ｆ C １=1０nF

TH Uc

5５５外引脚

3秒脉宽电路

用D触发器ＣＣ40１3构成。(2分频)

具体方法是:

将其CP端接555定时器产生的秒脉冲电路,D端与Q̅端相连，Q端即可输出脉冲宽度为1秒的信号。如图所示:

4 计数控制电路

由与非门CC40１1与反向器CC4０09构成

经过D触发器分频产生的秒脉宽信号是转速表的取样信号，是计数控制门的输入信号

如图所示：

具体连接图如下:

５延时电路

=0．４５R ext C eｘt

用单稳态触发器ＣC4０98构成。t

Ｗ

CＣ409８单稳态触发器的管脚功能图如图所示.触发器从TR+或TR_端引入(上升沿触发用TR+端,下降沿触发则用ＴR＿端)．输入端接“１”时,单稳态触发器按触发工作，接“0”时，Q端输出“0”，输出“1”。

Rｅxt和Ｃexｔ是外接的定时元件,其值决定输出脉冲宽度（暂态时间）。电路本身的传输延迟时间仅由内部单元的延时决定,与Rｅｘt和Ｃext的值无关。CC4098的真值表如表11－6-2所示.

1)按照设计要求锁存信号脉宽可为5－10s，秒脉宽信号下降沿触发。