快速運動物體的光電檢測和計數(shù)器的設(shè)計-文庫吧
2025-06-22 13:45 本頁面
【正文】 點，可選用光電計數(shù)器用來記錄出、入高速公路的車流量。由于采用了先進的電子技術(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，對生產(chǎn)產(chǎn)品的計數(shù)中，若采用光電計數(shù)器來計數(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，這樣對實現(xiàn)生產(chǎn)遠程管理化具有很大的促進作用?？梢哉f需要計數(shù)，就會用到計數(shù)器，計數(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內(nèi)容是設(shè)計一個基于數(shù)字電路的快速移動物體的光電計數(shù)器系統(tǒng)，當有被計數(shù)物體快速穿過光電傳感器中間的時候，計數(shù)器能夠準確地檢測到被測物體，并進行計數(shù)，計數(shù)最大值可以達到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。主要介紹了光電計數(shù)器的發(fā)展和應(yīng)用價值，對計數(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。介紹了系統(tǒng)設(shè)計方案和工作原理，以及核心器件的選型和系統(tǒng)的參數(shù)計算。（3）第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計。對系統(tǒng)各模塊的硬件設(shè)計進行詳細介紹，給出了系統(tǒng)硬件設(shè)計的總體框圖和各模塊的詳細電路圖。（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)計思想，簡要描述了本系統(tǒng)的設(shè)計特點，并對進一步的研究提出了展望。 2 總體方案設(shè)計 總體功能分析光電計數(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)動電路和信號調(diào)制電路、紅外接收管的信號調(diào)理電路、還有核心部分的計數(shù)器電路以及顯示驅(qū)動電路和顯示電路，如圖21所示。被計數(shù)物體紅外發(fā)射管計數(shù)器顯示驅(qū)動顯示電源系統(tǒng)紅外接收管調(diào)制與驅(qū)動信號調(diào)理圖21 電路總體框圖電源系統(tǒng)主要完成整個系統(tǒng)的供電，包括計數(shù)器等數(shù)字電路的供電，以及傳感器信號調(diào)理和驅(qū)動部分的供電。當被測物體的體積較大時，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)主要完成整個系統(tǒng)的能力供應(yīng)。紅外發(fā)射管的驅(qū)動電路功能較簡單，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)雜的工作場所，避免太陽光以及日光燈等白光發(fā)光物體對系統(tǒng)工作的影響，因為太陽光等發(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，這些信號會對接收管產(chǎn)生影響，是接收管錯誤判斷。調(diào)制電路是利用一種已知頻率的信號去驅(qū)動紅外發(fā)射管，使其以固定頻率發(fā)出紅外線信號，在接收端，通過將接收管的信號放大和濾波，再檢波，即可判斷發(fā)射管發(fā)出的紅外光是否到達接收管出，這樣可以很好的對環(huán)境光的影響起到抑制作用。紅外接收管的信號調(diào)理主要包括對接收管信號的放大和濾波檢波等，將接收管的信號進行整形，以數(shù)字計數(shù)器可以識別的脈沖信號輸出給計數(shù)器電路，一般包括脈沖寬度整形和脈沖幅度整形。計數(shù)器電路是本設(shè)計中中心部分，主要完成信號脈沖的計數(shù)，以及將計數(shù)值實時地輸出。顯示驅(qū)動電路和顯示電路主要完成計數(shù)器輸出的實時計數(shù)信號的顯示，共用戶直觀地看到當前的計數(shù)值。 紅外調(diào)制與驅(qū)動方案選擇對紅外發(fā)射管的調(diào)制選擇如圖22所示的40kHz方波信號，由該信號控制紅外發(fā)射管的驅(qū)動電路，所以發(fā)射管發(fā)射紅外線波形的時間間隔和發(fā)射波形的寬度均為： （）圖22 紅外發(fā)射管的驅(qū)動信號波形（頻率40kHz）整個紅外發(fā)射與接收電路的功能框圖如圖23所示，驅(qū)動信號經(jīng)過功率放大電路后驅(qū)動紅外發(fā)射管來發(fā)射信號，接收頭接收到的信號比較微弱，首先需要經(jīng)過一級阻抗匹配將信號提取出來，再經(jīng)過濾波和放大，濾除信號中的干擾信號，放大信號幅值，并將信號脈沖進行整形后輸出給計數(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)動信號整形圖23 紅外發(fā)射與接收電路功能框圖本設(shè)計中需要電路產(chǎn)生40kHz方波信號，擬采用NE555芯片來組成固定頻率振蕩電路產(chǎn)生這一驅(qū)動方波信號。 檢波電路方案選擇對調(diào)制信號的檢波的方法較多，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)部電路及詳細工作過程非常復(fù)雜，這里僅將其基本功能概述如下：當LM567的③腳輸入幅度≥25mV、頻率在其帶寬內(nèi)的信號時，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；如果在器件的②腳輸入音頻信號，則在⑤腳輸出受②腳輸入調(diào)制信號調(diào)制的調(diào)頻方波信號。用外接元件獨立設(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，對講機亞音頻譯碼，遙控等。LM567主要是用于解決對40kHz方波的檢波，其工作過程和紅外線信號的頻率和波長
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