快速運動物體的光電檢測和計數(shù)器的設(shè)計(編輯修改稿)
2025-08-03 14:04 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 無關(guān)。 信號整形方案選擇本設(shè)計中信號整形電路擬采用斯密特觸發(fā)器作為信號的整形，斯密特觸發(fā)器又稱斯密特與非門，是具有滯后特性的數(shù)字傳輸門。該器件既可以像普通“與非”門那樣工作， 也可以接成斯密特觸發(fā)器來使用。斯密特觸發(fā)器具有如下兩個特點： 電路具有兩個閾值電壓，分別稱為正向閾值電壓和負向閾值電壓；與雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器不同，斯密特觸發(fā)器屬于“電平觸發(fā)型”電路，不依賴于邊沿陡峭的脈沖。它是一種閾值開關(guān)電路，具有突變輸入——輸出特性的門電路。這種電路被設(shè)計成阻止輸入電壓出現(xiàn)微小變化（低于某一閾值）而引起的輸出電壓的改變。 當輸入電壓由低向高增加，到達V+時，輸出電壓發(fā)生突變，而輸入電壓Vi由高變低，到達V時，輸出電壓發(fā)生突變，因而出現(xiàn)輸出電壓變化滯后的現(xiàn)象，可以看出對于要求一定延遲啟動的電路，它是特別適用的。 而從IC內(nèi)部的邏輯符號和“與非”門的邏輯符號相比就略有不同，它增加了一個類似方框的圖形，該圖形正是代表斯密特觸發(fā)器一個重要的滯后特性。滯后特性是指當把輸入端并接成非門時，它們的輸入、輸出特性是：當輸入電壓V1上升到VT＋電平時，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，輸出負跳變；過了一段時間輸入電壓回降到VT＋電平時，輸出并不回到初始狀態(tài)而需輸入V1繼續(xù)下降到VT－電平時，輸出才翻轉(zhuǎn)至高電平（正跳變），用公式：VT＋—VT－=△VT 表示，△VT稱為斯密特觸發(fā)器的滯后電壓?！鱒T與IC的電源電壓有關(guān)，當電源電壓提高時，△VT略有增加，一般△VT值在3V左右。因斯密特觸發(fā)器具有電壓的滯后特性，常用它對脈沖波形整形，使波形的上升沿或下降沿變得陡直；有時還用它作電壓幅度鑒別，在數(shù)字電路中它也是很常用的一種器件。本設(shè)計中擬采用NE555芯片來構(gòu)成斯密特觸發(fā)器作為輸入信號的整形電路。 計數(shù)器電路設(shè)計方案本設(shè)計中擬采用74HC161計數(shù)芯片來組成計數(shù)電路的核心部分。74LS161是常用的四位二進制可預(yù)置的同步加法計數(shù)器，他可以靈活的運用在各種數(shù)字電路，以及單片機系統(tǒng)種實現(xiàn)分頻器等很多重要的功能.從74HC161功能表功能表中可以知道，當清零端CR=“0”，計數(shù)器輸出QQQQ0立即為全“0”，這個時候為異步復位功能。當CR=“1”且LD=“0”時，在CP信號上升沿作用后，74HC161輸出端QQQQ0的狀態(tài)分別與并行數(shù)據(jù)輸入端D3，D2，D1，D0的狀態(tài)一樣，為同步置數(shù)功能。而只有當CR=LD=EP=ET=“1”、CP脈沖上升沿作用后，計數(shù)器加1。74LS161還有一個進位輸出端CO，其邏輯關(guān)系是CO= Q0Q1Q2Q3CET。合理應(yīng)用計數(shù)器的清零功能和置數(shù)功能，一片74HC161可以組成16進制以下的任意進制分頻器。 主要器件的選型濾波和放大模塊部分，需要用到運算放大器，本設(shè)計采用的運算放大器是LM324。LM324系列器件帶有真差動輸入的四運算放大器。與單電源應(yīng)用場合的標準運算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點。，靜態(tài)電流為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負電源，因而消除了在許多應(yīng)用場合中采用外部偏置元件的必要性。每一組運算放大器可用圖1所示的符號來表示，它有5個引出腳，其中“+”、“”為兩個信號輸入端，“V+”、“V”為正、負電源端，“Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中，Vi（）為反相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。LM324系列由四個獨立的，高增益，內(nèi)部頻率補償運算放大器，其中專為從單電源供電的電壓范圍經(jīng)營。從分裂電源的操作也有可能和低電源電流消耗是獨立的電源電壓的幅度。應(yīng)用領(lǐng)域包括傳感器放大器，直流增益模塊和所有傳統(tǒng)的運算放大器現(xiàn)在可以更容易地在單電源系統(tǒng)中實現(xiàn)的電路。例如，可直接操作的LM324系列，這是用來在數(shù)字系統(tǒng)中，輕松地將提供所需的接口電路，而無需額外的177。15V電源標準的5V電源電壓。NE555為8腳時基集成電路，大約在1971年由Signetics Corporation發(fā)布，在當時是唯一非常快速且商業(yè)化的Timer IC，在往后的30年中非常普遍被使用，且延伸出許多的應(yīng)用電路，后來基于CMOS技術(shù)版本的Timer IC如MOTOROLA的MC1455已被大量的使用，但原規(guī)格的NE555依然正常的在市場上供應(yīng)，盡管新版IC在功能上有部份的改善，但其腳位勁能并沒變化，所以到目前都可直接的代用。NE555是屬于555系列的計時IC的其中的一種型號，555系列IC的接腳功能及運用都是相容的，只是型號不同的因其價格不同其穩(wěn)定度、省電、可產(chǎn)生的振蕩頻率也不大相同；而555是一個用途很廣且相當普遍的計時IC，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號。該芯片具有以下特點：、電容器，即可完成特定的振蕩延時作用。其延時范圍極廣，可由幾微秒至幾小時之久。 ，可與TTL，CMOS等邏輯電路配合，也就是它的輸出電平及輸入觸發(fā)電平，均能與這些系列邏輯電路的高、低電平匹配
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