【文章內(nèi)容簡介】 端）接電源，其進位端接十位片的 EP、 ET 端， 從而保證個位片與十位片之間是十進制的，同樣十位片的 Q0Q3接地， LD 端接電源，且個北京工業(yè)大學課程設(shè)計報告 （ 2a9fddb4515015b8fc7abbdd98b3971a） 5 位片與十位片進位端先通過與門 而后 接到百位片的 EP、 ET 端，從而保證百位片與低位片 之 間是十進制的，相應(yīng)地，百位片的 Q0Q3接地， LD 端接電源。三片計數(shù)器的輸出經(jīng)三片相級聯(lián)的寄存器后，送 入到譯碼器當中 通過 譯碼 便可 獲得用以 驅(qū)動顯示器工作的驅(qū)動信號。 計數(shù)脈沖為頻率是 1KHz，幅度是 5V 的方波信號，其經(jīng)過施密特觸發(fā)器整形反相后送入到 10 進制計數(shù)器的 CLK 端（它是對下降沿觸發(fā)的）。 門控電路提供的頻率為 10Hz 的 鎖存信號和復(fù)位信號，分別加到寄存器的 CLK 端（它是對 脈沖的 上升沿觸發(fā)的）及計數(shù)器的異步復(fù)位端（它是對低電平有效的）。當計數(shù)器的復(fù)位端為高電平時， 它的 CLK 端接 收 計數(shù)脈沖處于計數(shù)狀態(tài)。 并且對于寄存器而言， 在時鐘信號脈沖的上升沿未到之前，計數(shù)器所計得的狀態(tài)不能送入其中。因此在鎖存信號和復(fù)位信號 的 共同 作用下，每過 秒，便可實現(xiàn) 在 寄存器的輸入端 送入 二進制信號，而后立刻實現(xiàn)計數(shù)器的復(fù)位與重新計數(shù)，與此同時顯示器也會接受驅(qū)動信號顯示新的數(shù)值，由于 計數(shù)脈沖的頻率是 1KHz，因而顯示器將顯示 100（ 即 為 門控信號周期與計數(shù)脈沖周期的比值 ） 。 四、 設(shè)計方案的選擇及比較 對于門控脈沖模塊，開始我們是用施密特觸發(fā)器來搭建定時電路，后來發(fā)現(xiàn)周期調(diào)整的余地很小，于是我們用 555 定時器來搭建定時電路。于是就解決了門控周期難以調(diào)整的問題。 對于 記數(shù) 電路的清零與鎖存信號，開始我們采用 555 定時器的輸出 信號直接作為記數(shù)電路清零與鎖存信號，后來發(fā)現(xiàn)仿真的過程中由于清零與鎖存同時進行，記數(shù)結(jié)果難以顯示一段時間。后來我們在清零信號端加裝一個延時裝置，就可以實現(xiàn)鎖存與清零不同步進行，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示。 經(jīng)過一段時間的反復(fù)仿真與數(shù)據(jù)調(diào)整，便確定了最終試驗方案。 實際電路連線圖 如下： 北京工業(yè)大學課程設(shè)計報告 （ 2a9fddb4515015b8fc7abbdd98b3971a） 6 五、設(shè)計方案 各 單元電路說明 此電路由 門控脈沖電路、紅外傳感器及整形電路、計數(shù)電路、譯碼及顯示電路 四 部分 組成。工作原理是 ： 用前輪支撐腳的兩側(cè)，輪胎稍下 處的 光電傳感器 將 檢測到 的 脈沖經(jīng)過整形后輸入 CD4553 的時鐘脈沖 CP 端 ，并 用 由 施密特觸發(fā)器（ CD40106） 組成的多諧振蕩器，控制由 3位 BCD 計數(shù)器 CD4553 和 BCD 鎖存 /7 段譯碼器 CD4511 及 3 位 數(shù)碼顯示管組成的計數(shù)譯碼顯示電路 ， 共同組成速度表。 各電路說明如下： 門控脈沖電路 ○ 1 門控脈沖電路的工作原理及工作過程 555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器工作原理及工作過程如下： 0t 1t 期間，定時器輸出 0u 為高電平１。 1tt? 時刻， cu 上升到 23ccV，比較器 1A 的輸出由１變?yōu)椋?，這時 _ 0DR? ， _ 1DS? ， RS? 觸發(fā)器復(fù)０，定時器輸出 0 0u? 。 12t t t?? 期間， _ 1Q? ，放電三極管Ｔ導(dǎo)通，電容Ｃ通過 2R 放電。 cu 按指數(shù)規(guī)律下降，當 cu? 23ccV時比較器 1A 輸出由０變?yōu)椋?，Ｒ－Ｓ觸發(fā)器的 _DR? _ 1DS? ，Ｑ的狀態(tài)不變， 0u 的狀態(tài)仍為低電平。 2tt? 時刻， cu 下降到 13 ccV ，比較器 2A 輸出由 1 變?yōu)?0， RS觸發(fā)器的 _DR? 1， _DS? 0，觸發(fā)器處于 1，定時器輸出 0 1u? 。此時電源再次向電容 C 放電，重復(fù)上述過程。 北京工業(yè)大學課程設(shè)計報告 （ 2a9fddb4515015b8fc7abbdd98b3971a） 7 ○ 2 門控脈沖電路的公式推導(dǎo)及波形分析 由 555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器的周期公式為： CRRT )2( 21 ?? 可見門控脈沖電路的門控周期由電阻 CRR 和電阻、 21 決定，調(diào)節(jié)相應(yīng)的精密可調(diào)電位器可以調(diào)節(jié)門控周期。 555 定時器的部分端子波形圖如下： ○ 3 門控脈沖電路的參數(shù)計算 設(shè)計參考自行車的基本數(shù)據(jù)：自行車車輪周長： 210cm，自行車輻條數(shù)：30 根。于是相鄰兩根輻條的距離為 7cm。 按照要求，速度計設(shè)計的精度為 ,即為 。為方便電路設(shè)計，紅外傳感器每探測到一根自行車輻條計數(shù)為 ，于是門控電路的周期應(yīng)為 ssmmvdT ??? 又根據(jù) 555 多諧振蕩器的周期公式 CRRT )2( 21 ?? ,取電容的大小為 50181。F，為盡可能增大占空比，取 2R =10Ω ,于是 ?? kR 771 。但是為了測試不同自行車的速度，門控電路提供的門控周期應(yīng)該可調(diào)，于是 1R 應(yīng)為最大值為 100kΩ 的可變電阻。 紅外傳感器及整形電路 紅外傳感器的工作原理：紅外傳感電路的主要是由紅外傳感器構(gòu)成，紅外傳感器裝在自行車的車輪上，當有車輪的輻條通過紅外傳感器，紅外傳感器就會發(fā)出一個脈沖波形。 整形電路是由一片施密特觸發(fā)器 CD40106 構(gòu)成，施密特觸發(fā)器能夠把各種波形整成整成標準方波。 整形 前后波形如下： 北京工業(yè)大學課程設(shè)計報告 （ 2a9fddb4515015b8fc7abbdd98b3971a） 8 記數(shù)電路 記數(shù)電路由一片三位十進制 CD4553 構(gòu)成，清零信號與鎖存信號由門控脈沖電路提供，在清零信號前加裝了一個延時裝置。延時裝置如圖所示： 延時裝置 延時前后波形圖如圖所示： 記數(shù)電路的時鐘由紅外傳感器提供，紅外傳感器發(fā)出的脈沖信號經(jīng)過整形電路整形后作為記數(shù)電路的時鐘。記數(shù)電路的清零信號和鎖存信號由門控脈沖電路提供 ，其中清零信號要經(jīng)過延時電路延時后才能接清零端。 CD4553 內(nèi)部振蕩器的外界電容端子所接的電容大小為 1000pF。 譯碼及顯示電路 譯碼電路由 CD4511 構(gòu)成，顯示電路由三位七段數(shù)碼管 LG3631AH 構(gòu)成。位選信號前的三極管型號為 9012 型。 CD4511 的七段數(shù)碼管信號輸出端的電阻值為 300Ω ，三極管的基極電阻為 1kΩ 。數(shù)碼管的小數(shù)點信號控制端接 CD4553 的一號掃描信號輸出端。 六 、 系統(tǒng)的調(diào)試 調(diào)試順序說明 根據(jù)系統(tǒng)信號的傳輸方向，按照從上游到下游的原則進行調(diào)試，即調(diào)試順序為：門控脈沖電路，記數(shù)電路，驅(qū)動電路，顯示電路，最后調(diào)試 脈沖整形電路。這樣的調(diào)試有利于盡量減小模塊間的相互影響，使得上一摸塊出現(xiàn)的問題得到及時有效的解決，不影響下一摸 塊的功能的調(diào)試，有利于調(diào)試工作及時有效的完成。 調(diào)試步驟的具