快速運(yùn)動(dòng)物體的光電檢測(cè)和計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-06-22 13:45 本頁面
【正文】 點(diǎn)，可選用光電計(jì)數(shù)器用來記錄出、入高速公路的車流量。由于采用了先進(jìn)的電子技術(shù)，避免了人為記錄的誤差，做到車流記錄智能化，為高速公路管理的決策者提供第一手精確的資料。在流水線生產(chǎn)線上，對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)品的計(jì)數(shù)中，若采用光電計(jì)數(shù)器來計(jì)數(shù)生產(chǎn)線上的各種產(chǎn)品數(shù)量，不僅能夠節(jié)約人力資源，還能夠提高計(jì)數(shù)的精確度和可靠性，并且可以通過聯(lián)網(wǎng)的方式，將各條生產(chǎn)線的生產(chǎn)情況上傳到車間管理者的電腦，或者公司其他管理者的電腦上，這樣對(duì)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)遠(yuǎn)程管理化具有很大的促進(jìn)作用?？梢哉f需要計(jì)數(shù)，就會(huì)用到計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器的應(yīng)用范圍的確很廣泛。 課題研究的主要內(nèi)容本課題的主要研究?jī)?nèi)容是設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字電路的快速移動(dòng)物體的光電計(jì)數(shù)器系統(tǒng)，當(dāng)有被計(jì)數(shù)物體快速穿過光電傳感器中間的時(shí)候，計(jì)數(shù)器能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)到被測(cè)物體，并進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)最大值可以達(dá)到99。 本文的主要內(nèi)容本文介紹的主要內(nèi)容安排如下：（1）第一章 序言。主要介紹了光電計(jì)數(shù)器的發(fā)展和應(yīng)用價(jià)值，對(duì)計(jì)數(shù)器的通用結(jié)構(gòu)等問題作了探討。（2）第二章 總體方案設(shè)計(jì)。介紹了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案和工作原理，以及核心器件的選型和系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算。（3）第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。對(duì)系統(tǒng)各模塊的硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)介紹，給出了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的總體框圖和各模塊的詳細(xì)電路圖。（4）第四章 PROTUES仿真。主要介紹了本系統(tǒng)中的核心部分——數(shù)字電路組成的計(jì)數(shù)器電路的PROTUES軟件仿真。（5）結(jié)束語 闡述了本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，簡(jiǎn)要描述了本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，并對(duì)進(jìn)一步的研究提出了展望。 2 總體方案設(shè)計(jì) 總體功能分析光電計(jì)數(shù)器主要組成部分有：供電部分的電源電路、傳感器部分的紅外光電發(fā)射管和接收管、紅外發(fā)射管的驅(qū)動(dòng)電路和信號(hào)調(diào)制電路、紅外接收管的信號(hào)調(diào)理電路、還有核心部分的計(jì)數(shù)器電路以及顯示驅(qū)動(dòng)電路和顯示電路，如圖21所示。被計(jì)數(shù)物體紅外發(fā)射管計(jì)數(shù)器顯示驅(qū)動(dòng)顯示電源系統(tǒng)紅外接收管調(diào)制與驅(qū)動(dòng)信號(hào)調(diào)理圖21 電路總體框圖電源系統(tǒng)主要完成整個(gè)系統(tǒng)的供電，包括計(jì)數(shù)器等數(shù)字電路的供電，以及傳感器信號(hào)調(diào)理和驅(qū)動(dòng)部分的供電。當(dāng)被測(cè)物體的體積較大時(shí)，需要紅外發(fā)射管與接收管之間的距離較大，這就需要紅外發(fā)射的功率加大，一般采用大功率的紅外發(fā)射管，其供電電壓都要高于不同數(shù)字電路的工作電壓——，所以電源系統(tǒng)主要完成整個(gè)系統(tǒng)的能力供應(yīng)。紅外發(fā)射管的驅(qū)動(dòng)電路功能較簡(jiǎn)單，主要完成紅外發(fā)射管的激發(fā)。紅外發(fā)射管的調(diào)制電路主要用在大功率或者室外等工作環(huán)境較復(fù)雜的工作場(chǎng)所，避免太陽光以及日光燈等白光發(fā)光物體對(duì)系統(tǒng)工作的影響，因?yàn)樘柟獾劝l(fā)光物體發(fā)出的光線中包括紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外線光譜信號(hào)，這些信號(hào)會(huì)對(duì)接收管產(chǎn)生影響，是接收管錯(cuò)誤判斷。調(diào)制電路是利用一種已知頻率的信號(hào)去驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管，使其以固定頻率發(fā)出紅外線信號(hào)，在接收端，通過將接收管的信號(hào)放大和濾波，再檢波，即可判斷發(fā)射管發(fā)出的紅外光是否到達(dá)接收管出，這樣可以很好的對(duì)環(huán)境光的影響起到抑制作用。紅外接收管的信號(hào)調(diào)理主要包括對(duì)接收管信號(hào)的放大和濾波檢波等，將接收管的信號(hào)進(jìn)行整形，以數(shù)字計(jì)數(shù)器可以識(shí)別的脈沖信號(hào)輸出給計(jì)數(shù)器電路，一般包括脈沖寬度整形和脈沖幅度整形。計(jì)數(shù)器電路是本設(shè)計(jì)中中心部分，主要完成信號(hào)脈沖的計(jì)數(shù)，以及將計(jì)數(shù)值實(shí)時(shí)地輸出。顯示驅(qū)動(dòng)電路和顯示電路主要完成計(jì)數(shù)器輸出的實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)信號(hào)的顯示，共用戶直觀地看到當(dāng)前的計(jì)數(shù)值。 紅外調(diào)制與驅(qū)動(dòng)方案選擇對(duì)紅外發(fā)射管的調(diào)制選擇如圖22所示的40kHz方波信號(hào)，由該信號(hào)控制紅外發(fā)射管的驅(qū)動(dòng)電路，所以發(fā)射管發(fā)射紅外線波形的時(shí)間間隔和發(fā)射波形的寬度均為： （）圖22 紅外發(fā)射管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形（頻率40kHz）整個(gè)紅外發(fā)射與接收電路的功能框圖如圖23所示，驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過功率放大電路后驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管來發(fā)射信號(hào)，接收頭接收到的信號(hào)比較微弱，首先需要經(jīng)過一級(jí)阻抗匹配將信號(hào)提取出來，再經(jīng)過濾波和放大，濾除信號(hào)中的干擾信號(hào)，放大信號(hào)幅值，并將信號(hào)脈沖進(jìn)行整形后輸出給計(jì)數(shù)器電路。功率放大阻抗匹配濾波放大接收管發(fā)射管驅(qū)動(dòng)信號(hào)整形圖23 紅外發(fā)射與接收電路功能框圖本設(shè)計(jì)中需要電路產(chǎn)生40kHz方波信號(hào)，擬采用NE555芯片來組成固定頻率振蕩電路產(chǎn)生這一驅(qū)動(dòng)方波信號(hào)。 檢波電路方案選擇對(duì)調(diào)制信號(hào)的檢波的方法較多，其中最常用的是利用LM567芯片。LM567為通用鎖相環(huán)電路音調(diào)譯碼器，LM567的內(nèi)部電路及詳細(xì)工作過程非常復(fù)雜，這里僅將其基本功能概述如下：當(dāng)LM567的③腳輸入幅度≥25mV、頻率在其帶寬內(nèi)的信號(hào)時(shí)，⑧腳由高電平變成低電平，②腳輸出經(jīng)頻率/電壓變換的調(diào)制信號(hào)；如果在器件的②腳輸入音頻信號(hào)，則在⑤腳輸出受②腳輸入調(diào)制信號(hào)調(diào)制的調(diào)頻方波信號(hào)。用外接元件獨(dú)立設(shè)定中心頻率帶寬和輸出延遲。主要用于振蕩、調(diào)制、解調(diào)、和遙控編、譯碼電路。如電力線載波通信，對(duì)講機(jī)亞音頻譯碼，遙控等。LM567主要是用于解決對(duì)40kHz方波的檢波，其工作過程和紅外線信號(hào)的頻率和波長(zhǎng)
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