【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 端）接電源，其進(jìn)位端接十位片的 EP、 ET 端， 從而保證個(gè)位片與十位片之間是十進(jìn)制的，同樣十位片的 Q0Q3接地， LD 端接電源，且個(gè)北京工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 （ 2a9fddb4515015b8fc7abbdd98b3971a） 5 位片與十位片進(jìn)位端先通過(guò)與門(mén) 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(jìn)制的，相應(yīng)地，百位片的 Q0Q3接地， LD 端接電源。三片計(jì)數(shù)器的輸出經(jīng)三片相級(jí)聯(lián)的寄存器后，送 入到譯碼器當(dāng)中 通過(guò) 譯碼 便可 獲得用以 驅(qū)動(dòng)顯示器工作的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 計(jì)數(shù)脈沖為頻率是 1KHz，幅度是 5V 的方波信號(hào)，其經(jīng)過(guò)施密特觸發(fā)器整形反相后送入到 10 進(jìn)制計(jì)數(shù)器的 CLK 端（它是對(duì)下降沿觸發(fā)的）。 門(mén)控電路提供的頻率為 10Hz 的 鎖存信號(hào)和復(fù)位信號(hào)，分別加到寄存器的 CLK 端（它是對(duì) 脈沖的 上升沿觸發(fā)的）及計(jì)數(shù)器的異步復(fù)位端（它是對(duì)低電平有效的）。當(dāng)計(jì)數(shù)器的復(fù)位端為高電平時(shí)， 它的 CLK 端接 收 計(jì)數(shù)脈沖處于計(jì)數(shù)狀態(tài)。 并且對(duì)于寄存器而言， 在時(shí)鐘信號(hào)脈沖的上升沿未到之前，計(jì)數(shù)器所計(jì)得的狀態(tài)不能送入其中。因此在鎖存信號(hào)和復(fù)位信號(hào) 的 共同 作用下，每過(guò) 秒，便可實(shí)現(xiàn) 在 寄存器的輸入端 送入 二進(jìn)制信號(hào)，而后立刻實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的復(fù)位與重新計(jì)數(shù)，與此同時(shí)顯示器也會(huì)接受驅(qū)動(dòng)信號(hào)顯示新的數(shù)值，由于 計(jì)數(shù)脈沖的頻率是 1KHz，因而顯示器將顯示 100（ 即 為 門(mén)控信號(hào)周期與計(jì)數(shù)脈沖周期的比值 ） 。 四、 設(shè)計(jì)方案的選擇及比較 對(duì)于門(mén)控脈沖模塊，開(kāi)始我們是用施密特觸發(fā)器來(lái)搭建定時(shí)電路，后來(lái)發(fā)現(xiàn)周期調(diào)整的余地很小，于是我們用 555 定時(shí)器來(lái)搭建定時(shí)電路。于是就解決了門(mén)控周期難以調(diào)整的問(wèn)題。 對(duì)于 記數(shù) 電路的清零與鎖存信號(hào)，開(kāi)始我們采用 555 定時(shí)器的輸出 信號(hào)直接作為記數(shù)電路清零與鎖存信號(hào)，后來(lái)發(fā)現(xiàn)仿真的過(guò)程中由于清零與鎖存同時(shí)進(jìn)行，記數(shù)結(jié)果難以顯示一段時(shí)間。后來(lái)我們?cè)谇辶阈盘?hào)端加裝一個(gè)延時(shí)裝置，就可以實(shí)現(xiàn)鎖存與清零不同步進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示。 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的反復(fù)仿真與數(shù)據(jù)調(diào)整，便確定了最終試驗(yàn)方案。 實(shí)際電路連線(xiàn)圖 如下： 北京工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 （ 2a9fddb4515015b8fc7abbdd98b3971a） 6 五、設(shè)計(jì)方案 各 單元電路說(shuō)明 此電路由 門(mén)控脈沖電路、紅外傳感器及整形電路、計(jì)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(cè)到 的 脈沖經(jīng)過(guò)整形后輸入 CD4553 的時(shí)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(jì)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(jì)數(shù)譯碼顯示電路 ， 共同組成速度表。 各電路說(shuō)明如下： 門(mén)控脈沖電路 ○ 1 門(mén)控脈沖電路的工作原理及工作過(guò)程 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器工作原理及工作過(guò)程如下： 0t 1t 期間，定時(shí)器輸出 0u 為高電平１。 1tt? 時(shí)刻， cu 上升到 23ccV，比較器 1A 的輸出由１變?yōu)椋?，這時(shí) _ 0DR? ， _ 1DS? ， RS? 觸發(fā)器復(fù)０，定時(shí)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(guò) 2R 放電。 cu 按指數(shù)規(guī)律下降，當(dāng) cu? 23ccV時(shí)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(shí)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(shí)器輸出 0 1u? 。此時(shí)電源再次向電容 C 放電，重復(fù)上述過(guò)程。 北京工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 （ 2a9fddb4515015b8fc7abbdd98b3971a） 7 ○ 2 門(mén)控脈沖電路的公式推導(dǎo)及波形分析 由 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器的周期公式為： CRRT )2( 21 ?? 可見(jiàn)門(mén)控脈沖電路的門(mén)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(mén)控周期。 555 定時(shí)器的部分端子波形圖如下： ○ 3 門(mén)控脈沖電路的參數(shù)計(jì)算 設(shè)計(jì)參考自行車(chē)的基本數(shù)據(jù)：自行車(chē)車(chē)輪周長(zhǎng)： 210cm，自行車(chē)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(jì)設(shè)計(jì)的精度為 ,即為 。為方便電路設(shè)計(jì)，紅外傳感器每探測(cè)到一根自行車(chē)輻條計(jì)數(shù)為 ，于是門(mén)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(cè)試不同自行車(chē)的速度，門(mén)控電路提供的門(mén)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(chē)的車(chē)輪上，當(dāng)有車(chē)輪的輻條通過(guò)紅外傳感器，紅外傳感器就會(huì)發(fā)出一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)方波。 整形 前后波形如下： 北京工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 （ 2a9fddb4515015b8fc7abbdd98b3971a） 8 記數(shù)電路 記數(shù)電路由一片三位十進(jìn)制 CD4553 構(gòu)成，清零信號(hào)與鎖存信號(hào)由門(mén)控脈沖電路提供，在清零信號(hào)前加裝了一個(gè)延時(shí)裝置。延時(shí)裝置如圖所示： 延時(shí)裝置 延時(shí)前后波形圖如圖所示： 記數(shù)電路的時(shí)鐘由紅外傳感器提供，紅外傳感器發(fā)出的脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)整形電路整形后作為記數(shù)電路的時(shí)鐘。記數(shù)電路的清零信號(hào)和鎖存信號(hào)由門(mén)控脈沖電路提供 ，其中清零信號(hào)要經(jīng)過(guò)延時(shí)電路延時(shí)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(hào)前的三極管型號(hào)為 9012 型。 CD4511 的七段數(shù)碼管信號(hào)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(diǎn)信號(hào)控制端接 CD4553 的一號(hào)掃描信號(hào)輸出端。 六 、 系統(tǒng)的調(diào)試 調(diào)試順序說(shuō)明 根據(jù)系統(tǒng)信號(hào)的傳輸方向，按照從上游到下游的原則進(jìn)行調(diào)試，即調(diào)試順序?yàn)椋洪T(mén)控脈沖電路，記數(shù)電路，驅(qū)動(dòng)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(wèn)題得到及時(shí)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(shí)有效的完成。 調(diào)試步驟的具