产品计数器课程设计说明

目录

第1章摘要 (2)

第2章引言 (2)

第3章功能模块划分 (4)

第4章光电转换 (4)

第5章计数显示 (7)

第6章报警电路的设计 (10)

第7章结束语 (11)

参考文献 (11)

第1章摘要

在啤酒、汽水和罐头等灌装生产线上，常常需要对随传送带传送到包装处的成品瓶进行自动计数，以便统计产量或为计算机管理系统提供数据。光电计数器是通过红外线发射和接收进行计数，有直射式和反射式两种，通常用于流水线作业工件计数。直射式的发射、接收分体，发生器和接收器分别置于流水线两边，中间没有阻挡时发射器的红外线射到接收器，接收器收到发射来的红外线，经相反处理使之没有信号输出，有工件经过时挡住光路，接收机失去红外线信号的便输出一个脉冲信号到运算累加器进行计数。发射式是发射、接收同体，置流水线一边，前面没有工件往下流时，发射器发出的红外线直接射出没有发射，接收器没有接收到反射来的红外线信号没有输出。有工件经过时挡住光电路使发射器发出的红外线信号发射到接收器上，接收器接收到反射来的红外线信号便输出一个脉冲信号到运算累加器进行计数。

关键字：智能，计数器，光电传感器

第2章引言

2.1当今生活是信息时代,是获取信息和处理信息,以及信息应用的时代.传感信息与检测技术的重要性在于它是获得信息并对信息进行一定处理的基础技术,是获取信息和信息加工处理的重要手段之一。

传感与检测技术是一门知识面广、综合程度高、实用性很强的专业课程。它从传感器的基本理论入手，着重讲叙传感器的结构与感测原理，传感器是一个二端口的装置，不同的传感器输入-输出特性不同，同一传感器适应不同的被测信号呈现的特性也有所不同。尤其当被测信号为静态信号时两种状态下，传感器的输入-输出特性完全不同。感测技术在许多新知识里都有应用，以信息的传感、转换、处理为核心，从基本物理概念入手，阐述热工量、机械量、几何量等参数的测量原理及方法。

光电式传感器是将光信号转化为电信号的一种传感器。它的理论基础是光电效应。这类效应大致可分为三类。第一类是外光电效应，即在光照射下，能使电子逸出物体表面。利用这种效应所做成的器件有真空光电管、光电倍增管等。第二类是内光电效应，即在光线照射下，能使物质的电阻率改变。这类器件包括各类半导体光敏电阻。第三类是光生伏特效应，即在光线作用下，物体内产生电动势的现象，此电动势称为光生电动势。这类器件包括光电池、光电晶体管等。光电效应都是利用光电元件受光照后，电特性发生变化。敏感的光波长是在可见光附近，包括红外波长和紫外波长。数字式电子计数器有直观和计数精确的优点，目前已在各种行业中普遍使用。数字式电子计数器有多种计数触发方式，它是由实际使用条件和环境决定的。有采用机械方式的接触式触发的，有采用电子传感器的非接触式触发的，光电式传感器是其中之一，它是一种非接触式电子传感器。采用光电传感器制作的光电式电子计数器。这种计数器在工厂的生产流水线

上作产品统计，有着其他计数器不可取代的优点。该例光电触发式电子计数器只有两位数，但通过级联可以扩展为四位，甚至多位。

2.2光电计数的现状及发展前景

随着科学技术的发展，电子计数器的辅助功能也逐渐增加，现在已经出现了多功能计数器，多功能计数器产品的响应度较高，交直、流电两用、耗能低、价格低、无机械碰撞、无磨损、使用寿命长，既可计数，又可计算。例如在毛衣编织机上运用，除可计数和计算外，还可实现断线报警。通用计数器不仅可测频率、周期还可以测多周期平均、时间间隔、频率比和累计等。频率计数器专门用

于测量高频和微波频率的计数器。微波计数器是以通用计数器和频率计数器为主配以测频扩展器而组成的微波频率计。它的测频上限已进入毫米波段，有手动半

自动、全自动3类。系列化微波计数器是电子计数器发展的一个重要方面。由于有光电计数的设计理念，因此有了光电计数的发展。在市场电子计数器行业需求增长有所减缓的现状下，产能扩张的势头并没有得到较好的控制。产能过剩、重复建设不仅导致生产与消费的失衡，而且还引发了电子计数器行业内的一系列恶性价格竞争，影响了电子计数器行业业的盈利能力。中国电子计数器行业市场现状，为外资企业入驻中国创造了条件，国际许多电子计数器行业企业已经看中在中国低成本拓展市场的机会，随着外资投入逐步加大，中国国内企业改革重组迅速加快。同时新的行业制度等政策的颁布和实施将促使我国电子计数器行业洗牌，企业兼并重组将在政策的促使下大力发展。由于当前电子计数器行业效益下滑，所以对电子计数器行业企业授信更要慎重。必须关注电子计数器行业子行业，关注电子计数器行业上下游企业，优化客户结构，针对电子计数器行业行业需求进行新产品开发。

国内的制造技术水平远不如国外，制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志,也是国际间科技竞争的重点。我国正处于经济发展的关键时期,制造技术是我们的薄弱环节。只有跟上发展先进制造技术的世界潮流,将其放在战略优先地位,并以足够的力度予以实施,才能尽快缩小与发达国家的差距,才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。总之,在我国研究和发展先进制造技术势在必行。

第3章功能模块划分

系统主要分为信号采集、计数电路、数码显示、报警电路四个模块，分别实现对通过光电门的物体感应

将红外发光管与光电接收管相邻安放，每当物体通过一次，红外光就被物体反射，光电接收管接收一次，光电接收管的输出电压就发生一次变化，这个变化的电压信号通过放大和处理，使得微弱的光电流变化能比较好的识别，达到信号采集的作用。

光电探测器所接收到的信号一般都非常微弱，光电探测器输出的信号往往被深埋在噪声之中，因此，一般都要先进行预处理，以将大部分噪声滤除掉

光电检测系统的噪声来自两个方面：系统外部干扰噪声和内部噪声，主要分析内部热噪声，由于噪声大部分是高频，所以用低通滤波器来整波。

计数显示用数码管来完成，发光二极管LED是一种通电后能发光的半导体器件，其导电性质与普通二极管类似。LED数码显示器就是由发光二极管组合而成的1种新型显示器件。

报警用蜂鸣器来实现，蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型，本系统采用的是电磁式蜂鸣器，电磁式蜂鸣器由振荡器，电磁线圈，磁铁，振动膜片及外壳等组成。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成，当接通电源后，多谐振荡器起振，输出音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。

第4章光电部分

光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源，光学通路和光电元件三部分组成。光电传感器是指能够将可见光转换成某种电量的传感器。光敏二极管是最常见的光传感器。光敏二极管的外型与一般二极管一样，只是它的管壳上开有一个嵌着玻璃的窗口，以便于光线射入，为增加受光面积，PN结的面积做得较大，光敏二极管工作在反向偏置的工作状态下，并与负载电阻相串联，当无光照时，它与普通二极管一样，反向电流很小（＜μA），称为光敏二极管的暗电流；当有光照时，载流子被激发，产生电子-空穴，称为光电载流子。在外电场的作用下，光电载流子参于导电，形成比暗电流大得多的反向电流，该反向电流称为光电流。光电流的大小与光照强度成正比，于是在负载电阻上就能得到随光照强度变化而变化的电信号。

光敏二极管型号

微弱光变化导致光电流产生，再经过放大，滤波来实现光电转换。

滤波电路

波形图

第5章计数、显示部分

5.174LS190

74LS190为十进制同步加/减计数器74LS190。其管脚图和功能表如图5-1和图5-2所示：

图5-374LS190管脚图

图5-274LS190功能表

74LS190的预置是异步的，当置入控制端（LD）为低电平时，不管时钟CP的状态如何，输出端（Q0～Q3）即可预置成与数据输入端（D0～D3）相一致的状态。74LS190的计数是同步的，靠CP加在4个触发器上而实现。当计数控制端（CT）为低电平时，在CP上升沿作用下Q0～Q3同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。当计数方式控制（U/D）为低电平时进行加计数，当计数方式控制（U/D）为高电平时进行减计数。只有在CP为高电平时CT和U/D才可以跳变。74LS190有超前进位功能。当计数溢出时，进位/错位输出端（CO/BO）输出一个低电平脉冲，其宽度为CP脉冲周期的高电平脉冲；行波时钟输出端（RC）输一个宽度等于CP低电平部分的低电平脉冲。利用RC端，可级联成N位同步计数器，当采用并行CP控制时，则将RC接到后一级CT；当采用并行CT控制时，则将RC接到后一级CP。我们的设计中也用到了这个功能。

5.2数码管显示

两个数码管由7448驱动BCD输出编码0~99计数

7448七段显示译码器

输出高电平有效，共阴极驱动显示器，工作电压低体积小寿命长

数字显示译码器是驱动显示器的核心部件，它可以将输入代码转换成相应的数字显示代码，并在数码管上显示出来。图8-51所示为七段显示译码器7448的引脚图，输入A3、A2、A1和A0接收四位二进制码，输出a～g为高电平有效，可直接驱动共阴极显示器，三个辅助控制端、、，以增强器件的功能，扩大器件应用。7448的真值表如表8-20所示。

从功能表可以看出，对输入代码0000，译码条件是：灯测试输入和动态灭零输入同时等于1，而对其他输入代码则仅要求=1，这时候，译码器各段a～g输出的电平是由输入代码决定的，并且满足显示字形的要求。

第6章报警电路

6.1单稳态触发器

由于要求计数达到100时，灯要闪烁2秒，同时喇叭发出提示音。我们用NE555组成的单稳态电路在计数超过99时，产生一个持续时间为2S的高电平脉冲，用做LED灯闪烁及蜂鸣器蜂鸣的门电路。电路图如下：

时间Tw=1.1RC

直接驱动小型继电器

复位端接地的中止暂态重新计时

外接蜂鸣器达到99时延时两秒响

延时过后自己复位

第7章结束语

本次经过近一个月的综合训练，让我们更熟悉了传感器和数字电路的基本知识，让我们把课上的理论知识运用到实际中去，让我们更近一步地巩固了课堂上所学的理论知识，并能很好地理解与掌握传感器中的基本概念、基本原理、基本分析方法。因为学过传感器这门课，但这只是理论知识，通过实验我们才能真正理解其意义。产品计数器在以前的学习中并没有怎么接触，但是通过网上查找资料，我很快的理解了其基本原理。总的来说，通过这次的课程设计我对传感器有了全面的认识，对数电的知识又有了深刻的理解，让我感受到只有在充分理解课本知识的前提下，才能更好的应用这个工具。这次设计使我了解了计数器的设计方法，学会分析滤波器的优劣和性能，提高了分析和动手实践能力。同时我相信，进一步加强对传感器的学习与研究对我今后的学习将会起到很大的帮助！

参考文献

[1]侯建军.电子技术基础实验、综合设计实验与课程设计[M].北京：高等教育出版社,2007.

[2]侯建军.数字电子技术基础[M].（第二版）.北京：高等教育出版社,2007.

[3]模拟电子技术.第三版西安电子科技大学出版社，出版年：2008年3月

[4]单片机原理及应用.清华大学出版社，出版年：2008年

[5]吕泉.现代传感器原理及应用清华大学出版社2006

[6]何利民.单片机应用系统设计.北京：北京航空航天大学出版社

[7]吕俊芳传感器接口与检测仪器电路国防工业出版社2009