【正文】 為高電平。由此可得， 555 定時(shí)器可以正常工作。 計(jì)數(shù)電路的測(cè)試 計(jì)數(shù)電路獨(dú)立于光電轉(zhuǎn)換和譯碼顯示電路單獨(dú)進(jìn)行測(cè)試。將計(jì)數(shù)器的低位集成塊74LS161 的時(shí)鐘輸入端，即 2 號(hào)引腳連接到實(shí)驗(yàn)箱自帶的脈沖信號(hào)上，調(diào)節(jié)輸入頻率為1KHz。計(jì)數(shù)器的輸出端一共 8 個(gè)引腳，分別按照從高到低的順序接到實(shí)驗(yàn)箱的 8 個(gè)邏輯電平顯示燈上，該顯示燈在輸入為高電平的 時(shí)候發(fā)光。打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱的電源，自動(dòng)輸入脈沖，可以看到顯示燈從 00000001 開(kāi)始計(jì)數(shù)，顯示 00001001 之后高位開(kāi)始計(jì)數(shù)，下一個(gè)狀態(tài)為 00010000，計(jì)數(shù)值為 10011001 之后，下一個(gè)數(shù)值跳轉(zhuǎn)，重新開(kāi)始計(jì)數(shù)。表示計(jì)數(shù)電路可以正常工作，且進(jìn)制連接正確。 顯示電路的測(cè)試 之前已經(jīng)測(cè)試了計(jì)數(shù)電路，因此可以利用計(jì)數(shù)電路對(duì)顯示電路進(jìn)行測(cè)試。連接計(jì)數(shù)電路和顯示電路，然后在低位計(jì)數(shù)器時(shí)鐘輸入端接上時(shí)鐘脈沖，觀察數(shù)碼顯示管的數(shù)值。顯示管的示數(shù)從 1 開(kāi)始計(jì)數(shù)到 99，之后跳轉(zhuǎn)到 1 重新計(jì)數(shù)。數(shù)碼管的低位左下角那段時(shí)鐘處于熄滅狀態(tài)。經(jīng)檢查由于 e 端口與 74LS247 的連接導(dǎo)線(xiàn)松動(dòng)，導(dǎo)致一直沒(méi)有信號(hào)輸入。更換導(dǎo)線(xiàn)后，重新測(cè)試。數(shù)碼管從 1 開(kāi)始顯示直至 99 后跳轉(zhuǎn)，重新從 1 開(kāi)始。沒(méi)有出現(xiàn)亂碼和滅燈情況，顯示部分正常工作。 167。 電路總體調(diào)試 將電路各個(gè)部分連接起來(lái)，對(duì)光電二極管的光窗進(jìn)行持續(xù)的激光照射。打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱的電源，理論上此時(shí)應(yīng)該無(wú)顯示。關(guān)閉光源開(kāi)關(guān)，顯示應(yīng)變?yōu)?01，而實(shí)際上數(shù)碼管并沒(méi)有正常顯示。電路沒(méi)有正常工作，需要進(jìn)行檢查。 斷開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱的電源，對(duì)每個(gè)接口導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行檢查，看有無(wú)松動(dòng)情況。確認(rèn)導(dǎo)線(xiàn)連接穩(wěn)固之后排除接 觸不良的可能，因此對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。計(jì)數(shù)部分是數(shù)字電路，之前的測(cè)試沒(méi)有問(wèn)題。因此只需要對(duì)光電部分進(jìn)行測(cè)量。用萬(wàn)用表測(cè)量負(fù)載上的電壓。光電部分沒(méi)有與計(jì)數(shù)部分和顯示部分連接時(shí)，電壓依舊為正常的高低電平值。但是當(dāng)光電部分作為輸出與后續(xù)電路連接之后，負(fù)載上的電壓立即改變，給光電二極管加上光照后，負(fù)載電壓只有很微小的變化，沒(méi)有明顯高低電平的分界線(xiàn)。因此，對(duì)于 555 定時(shí)器來(lái)說(shuō)，這種微小的電壓改變不足以讓 555定時(shí)器交替輸出高低電平，計(jì)數(shù)器接收不到脈沖信號(hào)，所以不會(huì)產(chǎn)生計(jì)數(shù)值。 下面來(lái)分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。光電轉(zhuǎn)換部 分單獨(dú)工作時(shí)正常，連接上計(jì)數(shù)顯示電路就不能正常輸出?？紤]到本次實(shí)驗(yàn)將電阻負(fù)載上電壓作為信號(hào)源輸出，當(dāng)連接上后續(xù)電路時(shí)，相當(dāng)于在 1M 歐電阻上并聯(lián)上一個(gè)電路模塊，而后面的電路模塊總電阻遠(yuǎn)小于 1M 歐，與負(fù)載電阻并聯(lián)后會(huì)減小電阻值，相當(dāng)于光電二極管的負(fù)載只有 10K 左右，而光電二極管的光電流極小，為微安量級(jí)，負(fù)載減小之后，光生電壓就只有毫伏量級(jí)，不足以控制 555 定時(shí)器。因此，考慮到光電轉(zhuǎn)換部分的高阻情況，需要對(duì)電路進(jìn)行修改。 167。 光電轉(zhuǎn)換電路改進(jìn) 阻抗匹配改進(jìn) 為了不改變光電二極管的負(fù)載，只能避開(kāi)后續(xù) 電路的電阻。 555 定時(shí)器的輸出端和選通端 RD39。之間只有幾個(gè)邏輯門(mén)。 555 定時(shí)器的 3 個(gè) 5K 歐電阻不連入電路，就不會(huì)影響二極管的負(fù)載。因此可以讓負(fù)載輸出與 RD39。相連，直接控制 555 定時(shí)器的啟動(dòng)與關(guān)閉。高電平時(shí) 555 啟動(dòng)，低電平關(guān)閉。而理論要求有光照的時(shí)候不計(jì)數(shù)，出現(xiàn)一次光遮擋計(jì)數(shù)一次，即輸出低電平時(shí)產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，高電平停止計(jì)數(shù)。需要使 555 定時(shí)器可以在啟動(dòng)時(shí)只產(chǎn)生一次時(shí)鐘輸入。 根據(jù)以上需求，可以將 555 定時(shí)器連接成一個(gè)低頻的多諧振蕩器，啟動(dòng)時(shí)輸出一次高電平，這個(gè)高電平的維持時(shí)間要相對(duì)長(zhǎng)，至少大于一個(gè)被計(jì)數(shù)物件 通過(guò)傳送帶的時(shí)間，否則會(huì)出現(xiàn)一個(gè)物件通過(guò)器件計(jì)數(shù)兩三次的情況。控制多諧振蕩器的振蕩周期為 1s 以上。首先將 555 定時(shí)器接成一個(gè)施密特觸發(fā)器，然后將 555 定時(shí)器的 2 號(hào)管腳通過(guò)一個(gè)10uF 的電容接地，輸出 3 號(hào)管腳通過(guò)一個(gè) 100K 歐的電阻與 2 號(hào)管腳連接，這樣就構(gòu)成了一個(gè)低頻的多諧振蕩器。 圖 光電二極管的負(fù)載輸出通過(guò)邏輯非門(mén)接到多諧振蕩器的 2 號(hào)引腳。即可實(shí)現(xiàn)有光照時(shí) 555 定時(shí)器不工作，無(wú)信號(hào)輸出 ；無(wú)光照時(shí)負(fù)載輸出低電平，通過(guò)非門(mén)反向后產(chǎn)生高電平，多諧振蕩器開(kāi)始工作，輸出一次高電平，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次。 采用激光筆對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試。用激光筆對(duì)光電二極管持續(xù)照射，關(guān)閉激光一次，計(jì)數(shù)一次，計(jì)數(shù)值通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。 至此，光電計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)和制作完成。 計(jì)數(shù)電路 顯示電路 光電輸出 電路 光電轉(zhuǎn)換電路 光電 轉(zhuǎn)換電路 光電計(jì)數(shù)器適用性改進(jìn) （ 1）根據(jù)物件大小調(diào)整 電路改裝后進(jìn)行調(diào)試，電路顯示正常?？梢愿鶕?jù)實(shí)際要計(jì)數(shù)物件的大小以及傳送帶的速度計(jì)算物件遮擋激光的時(shí)間，通過(guò)改變電容大小和反饋電阻阻值改變多諧振蕩器的振蕩頻率，使振蕩的 1/2 周期大于物件的遮光時(shí)間。 （ 2）根據(jù)計(jì)數(shù)容量調(diào)整 由于在實(shí)際的生產(chǎn)中，計(jì)數(shù)容量 需要進(jìn)行調(diào)整，可能要上千甚至上萬(wàn)。具體的調(diào)整放大是 改變計(jì)數(shù)器連接方式 ， 根據(jù)數(shù)位改變計(jì)數(shù)器 74LS160 個(gè)數(shù) ，千位使用三個(gè)計(jì)數(shù)器，萬(wàn)位使用四個(gè)計(jì)數(shù)器，以此類(lèi)推。 總結(jié) 在本文中，我們?cè)敿?xì)介紹了可見(jiàn)光光電計(jì)數(shù)器的原理以及制作方法。對(duì)實(shí)驗(yàn)中每個(gè)使用到的器件的工作原理及功能都有所介紹。作為工業(yè)上常用的一種電子儀器，光電計(jì)數(shù)器的市場(chǎng)前景需求量是很大的。隨著電子產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，我們需要進(jìn)行創(chuàng)新。依據(jù)工業(yè)的實(shí)際要求設(shè)計(jì)出不同特殊 功能的光電計(jì)數(shù)器，對(duì)功能不斷進(jìn)行完善和創(chuàng)新，以期達(dá)到更好的實(shí)用目的。在電路設(shè)計(jì)上要盡量簡(jiǎn)潔，使用常用器件來(lái)降低制作成本；工藝上要追求精致，減小儀器的體積；性能上要提高技術(shù)的響應(yīng)度和精確度。在儀器的控制上還可以使用單片機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化控制，通過(guò)程序設(shè)計(jì)可以更方便地更改計(jì)數(shù)器的參數(shù)和功能。這些都是光電計(jì)數(shù)器的改進(jìn)創(chuàng)新思路。希望未來(lái)我們可以看到更多更好的光電計(jì)數(shù)器誕生。 參 考文獻(xiàn) [1]江月松 閻平 劉振玉 .光電技術(shù)與實(shí)驗(yàn) .北京：北京理工大學(xué)出版社 , [2]王慶友 韓同平 李佩乾 .光電信息綜合實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)教程 .北京：電子工業(yè)出版社， [3]郝曉劍 李仰軍 .光電探測(cè)技術(shù)與應(yīng)用 .北京：國(guó)防工業(yè)出版社， [4]韓麗英 崔海霞 張彤 .光電變換與檢測(cè)技術(shù) .北京：國(guó)防工業(yè)出版社， [5]童詩(shī)白 華成英 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) .第四版 .北京：高等教育出版社， [6]閻石 .數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) .第五版 .北京：高等教育出版社， [7]秦進(jìn)平 劉海成 周正林 .數(shù)字電子與 EDA 技術(shù) .北京：科學(xué)出版社； 2021 [8]穆秀春 馮新宇 王宇 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