光電計數(shù)器的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計(編輯修改稿)
2025-01-04 11:17 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 多諧振蕩器 電路中增加了兩個導(dǎo)引二極管，使充放電的電流流過指定的電阻，只要分別調(diào)節(jié) 1R 和1vR的比例就可以方便的調(diào)節(jié)輸出波形的占空比。上電路中，震蕩周期 T 和占空比η分別為： CRRT v )( 11 ?? ????式 11vRR?? ????????式 本設(shè)計中輸出波形的頻率大約為 30KHz，占空比大約是 20%。所以CRRsfT v )( 116 ????? ???式 %2011 ??vRR? ????????式 按常規(guī)，電阻和電容選取不宜過大或過小，中和調(diào)節(jié)，選取電容 F，電阻 1R =390大約 。如圖 。 Ω，電阻1vR選用 2KΩ的電位器，調(diào)節(jié)至光電計數(shù)器 8 光電轉(zhuǎn)換電路采用紅外發(fā)光二極管和光敏三極管作為光電轉(zhuǎn)換傳感器，采用典型電路，如圖 。 圖 光電轉(zhuǎn)換電路 從 555 多諧振蕩器輸出的信號控制小功率三極管的導(dǎo)通與截止，從而控制發(fā)光二極管發(fā)光與否。接收電路由光敏三極管上接電源并加一下拉電阻實現(xiàn)。發(fā)光二極管的正常工作壓降大約是 ，電流大約是 20mA，從而 可以估算出限流電阻大約是 150Ω，但是由于由脈沖信號控制，工作時間大約占 20%，因此瞬時功率可以提高 5 倍，即限流電阻減小 80%，大約是 30Ω。光敏三極管在無光照射下，電阻可達(dá)輸兆歐姆，有足夠的關(guān)照時，電阻降到幾千歐姆，因此其分壓電阻可以取幾十到幾百千歐，具體需根據(jù)實際情況調(diào)整，這里采用了典型值 33KΩ。圖中 3 節(jié)點輸出含有直流分量的信號，其交流部分大致同步于前面脈沖輸出信號。 光電轉(zhuǎn)換電路輸出信號在無物件遮擋住光線時，輸出含有直流交流分量的信號，再有物件遮擋光線時，輸出是一電壓較低的直流信號。因此通過濾波電路 ，可以將兩種信號轉(zhuǎn)換為不同電壓的直流信號，再通過一定閾值的比較器，可以將兩種信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電路中的高低電平，從而控制后續(xù)電路。電路如圖 所示。 光電計數(shù)器 9 圖 濾波比較電路 電路中， 5R 和 3C 構(gòu)成濾波電路，為了減小紋波，一般電阻、電容取得較大。但電容和電阻取得過大又會使的在兩種輸入信號切換時，電路反應(yīng)遲鈍，這里選用了一般值。比較電路采用 LM258 構(gòu)成， 3 腳輸入?yún)⒖茧妷?，即是閾值電壓?2 腳輸入待處理信號。閾值的選取需根據(jù)實際情況設(shè)定，是電路能夠準(zhǔn)確的區(qū)分兩種不同的輸入信號電壓，因此采用一電位器從電源分壓獲得，其中電容 4C 為紋波濾除電容。 綜合上述三個電路，信號采集電路可以實現(xiàn)提高要求 1 和 2，電路情況為當(dāng)有物體從廣電門中通過是，遮擋住紅外光線，電路輸出高電平，平時輸出低電平。所以當(dāng)有物件通過光電門時，電路輸出一個高電平脈沖。 計數(shù)電路 計數(shù)電路主要采用計數(shù)器統(tǒng)計 信號采集電路輸出的脈沖個數(shù)，實現(xiàn)對物件計數(shù)的功能。為了使電路簡單化，減少其它器件的使用，通過查看各種計數(shù)器芯片的技術(shù)手冊，選取 74LS190 該電路的計數(shù)器。 74LS190 為可預(yù)置十進(jìn)制同步加減計數(shù)器，其功能表見表 。其預(yù)置是異步的，當(dāng)光電計數(shù)器 10 置入控制端 LD 為低電平時，不管時鐘端 CP 狀態(tài)如何，輸出端 30~ 即預(yù)置成與數(shù)據(jù)輸入端 30~DD 相一致的狀態(tài)。其計數(shù)是同步的，靠 CP 同時加在四個觸發(fā)器上而實現(xiàn)的。當(dāng)計數(shù)控制端 CT 為低電平時，在 CP 上升沿作用下 30~ 同時變化，從而消除了異步計數(shù)器中出現(xiàn)的計數(shù)尖峰。當(dāng)計數(shù)方式控制 DU/ 為低電平時進(jìn)行加計數(shù)；當(dāng) DU/ 為高電平時進(jìn)行減計數(shù)。只有在 CP 為高電平時 CT 和 DU/ 才可以跳變。其有超前進(jìn)位功能，當(dāng)計數(shù)上溢或下溢時，進(jìn)位 /借位輸出端 BOCO/ 輸出一個寬度等于脈沖周期的高電平脈沖；行波時鐘輸出端 RC 輸出一個寬度等于 CP 低電平部分的低電平脈沖。；利用 RC 端可級聯(lián)成 N 位同步計數(shù)器。當(dāng)采用并行時鐘控制時，則將 RC 接到后一級 CT ；當(dāng)采用并行CT 控制時，則將 RC 接到后一級 CP。 表 功能表 輸入 輸出 CP L d0 d1 d2 d3 d0 d1 d2 d3 H L L ↑ 加計數(shù) H L H ↑ 減計數(shù) H H 保 持 本設(shè)計要求設(shè)計兩位十進(jìn)制計數(shù)器，根據(jù)其具備的功能，可得電路，如圖 ，其中 30 0~0 DD 和 30 1~1 DD 分別為低位和高位的 BCD 碼輸出， CLK 輸入端為信號采集電路的輸出信號， RESET 輸入端為復(fù)位電路的復(fù)位信號， HOLD 為定數(shù)報警電路的鎖定信號。正常計數(shù)時， RESET 為高電平， HOLD 為低電平。當(dāng)計數(shù)滿一百時，輸 出端 FLASH 輸出一個下降沿，用以觸發(fā)滿百報警電路。 狀態(tài) 輸出 BOCO/ CP RC L H H H L H H 高電平 L 低電平 低電平脈沖 任意 ↑ 上升沿 光電計數(shù)器 11 圖 兩位十進(jìn)制計數(shù)電路 圖 上電復(fù)位電路 復(fù)位電路如圖 ，是一個典型的上電低電平復(fù)位電路。剛通電時，電容充電， RESET的電壓接近于 0V，隨著電容不斷充電， RESET 的電壓逐漸上升，當(dāng)達(dá)到 74LS190 的高電平定義電壓 onU 時，復(fù)位結(jié)束。延時時間為： onon UV CCV CCRCUV CC UV CCRCT ?????? ? 0lnln 0????式 根據(jù)經(jīng)驗，選取如圖 的參數(shù)，可實現(xiàn)大概 的復(fù)位時間。 光電計數(shù)器 12 當(dāng)電路正常工作后，按下開關(guān) SW3，可實現(xiàn)手動復(fù)位。 加入復(fù)位電路是為了防止在上電瞬間使計數(shù)器誤觸發(fā)而計數(shù)錯誤。 數(shù)碼顯示電路 該電路是實現(xiàn)將計數(shù)電路的計數(shù)值以直觀的數(shù)字方式顯現(xiàn)出來，只需實現(xiàn)基本要求即可，無特殊要求。 計數(shù)電路輸出兩組 BCD 碼，為了使電路簡單，應(yīng)選用 BCD 碼 — 七段數(shù)碼管譯碼驅(qū)動器，而七
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