江苏师范大学数电转速表实训报告材料.docx
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江苏师范大学数电转速表实训报告材料
实习(设计)报告
电气工程及自动化学院
SchoolofElectricalEngineering&Automation
实习(设计)
科目
电子技术综合课程设计实习
实习
设计
指导
教师
姓名
职务
所在部门
实习
设计
小组
成员
实习
设计
要求
实习
设计
任务
说明:
(1)本日志用于记录实习(设计)过程中的各项活动内容,要求学生必须填写具体、齐全、工整。
第二篇电子技术综合课程实习
一课程实习任务
组装一台数字转速表
二电机转速表功能介绍
当电动机转动时,我们人眼无法统计电动机单位时间转过的圈数,即使电动机每秒钟只转过几圈,我们也无法准确的数数来得到电动机每分钟转动的圈数。
本套件就可以测量电动机每秒转动多少圈,最大测量范围为每秒999圈,简单的修改电路,还可以当做电子计数器来使用。
如果要显示更大的数字,用户可以自行增加CD40110和数码管,按照原理图的级联的方法进行跟多的级联。
每增加一级,计数可增加10倍再加上9。
本制作采用CD40110和CD40106来实现电动机转速表功能,其中CD40110是加减计数,译码,驱动,锁存专用芯片,可实现十进制加一,十进制减一,将计数值译成10进制LED显示码,并驱动LED。
其内部计数器和显示驱动是分开的,受计数允许(TE),清零复位(RST),显示锁存控制(LE),其中计数器还有独立的加减输入端(+-IN)和进(借)位输出端(+-out),本制作中,只需用到加计数,因此减计数对地短接,借位输出留空。
三电路原理图以及工作原理分析
3.1转速表的原理图
转速表原理图如下
图16电子转速表原理图
3.2转速表原理分析
3.2.1电机驱动部分
电机转速表测量的电机的转速,由于电机的电压为模拟量,需要驱动电路进行驱动,下图为直流电机的驱动电路:
图17电机驱动电路
如图所示电机驱动电路实际为三极管放大电路驱动,三极管的
为:
;
其中
为滑动电阻,则三极管的输入电压可调,从而控制电机转速;
;
由于电机具有非线性,
也为非线性。
3.2.2测速部分
电机的测速有许多的方法,有测电流法,有电压法,有光电法。
其中光电法最为简单,本套件采用光电法。
其基本原理是,在电机的轴上套有码盘,利用码盘上的光栅与发光二极管进行测速。
下图为其原理图:
图18光电测速
U5为光电编码器。
光电编码器由发光二极管,光电三极管组成。
当编码盘的光栅镂空部分转过发光二极管,发光二极管发出的光就照射到光电三极管,光电三极管由截止变为导通,
由高电平跳转为低电平,当光线被遮住,光电三极管则有导通变为截止,
由低电平跳为高电平。
由此完成转速的测量。
输出到CD40106的第一路反相器。
3.2.3波形整定
由于光电三极管不可能完全工作在饱和或者截止状态,另外由于测量噪声的存在,
输出的波形不是标准的方波,此信号不能直接作为编码器CD40110的计数脉冲,所以需要进行波形的整定与变换。
下图为波形整定部分:
图19波形整定
波形整定是利用CD40106的第一路和第二路反相器组成滞回比较器,阀值电压为2.3V和2.6V;此电压完全可以做到波形的整定,使输出给CD40110的A1为方波。
3.2.4定时与控制信号
测速需要计算单位时间脉冲数,而这个计数时间即为测速周期。
本套件的测速周期也由CD40106电路组成。
图20测速周期与控制信号
反相器5将反相器的矩形波变成一个毫秒级宽度(由C6、R25决定宽度)的正脉冲;反相器6在反相器5正脉冲的上升沿产生一个毫秒级宽度的负脉冲(由C7、R27决定宽度)作为CD40110读取计数器值让abcdefg显示并锁存,反相器6在反相器5正脉冲的下降沿产生一个毫秒级宽度的正脉冲(由C8、R26决定宽度)作为CD40110计数器清零的复位信号。
3.2.5显示部分
本套件使用了LED8段数码管,使用CD40110驱动,具体电路如下:
图21显示部分
CD40110为10进制译码,锁存,驱动一体的芯片,可以级联。
四芯片介绍
4.1CD40106介绍
CD40106是低功耗宽电压供电的COMS芯片是带迟滞功能的6个反向器,本套件采用的是14脚DIP双列直插封装的芯片,每个反向器有具一个输入端和一个输出端,6反向器占用了12个引脚,剩下的14脚为电源正极,7脚为电源负极,工作电压为3-12V,推荐工作电压为5-6V。
下图为其引脚逻辑图:
图22CD40106引脚图
CD40106实际就是反相施密特触发器。
4.2CD40110介绍
CD40110是加减计数、译码、驱动、锁存专用芯片,可以实现10进制加1、10进制减1、将计数值译成10进制的LED显示码、驱动LED,其内部的计数器和显示驱动是分开的,受计数允许(/TE)、清零复位(RST)、显示锁存控制(LE),其中计数器还具有独立的加减输入端(+-IN)和进(借)位输出端(+-OUT),本制作中,只需要用到加计数,因此减输入端(-IN)对地短路,减借位输出端(-OUT)留空。
宽电压的CD40110,16脚为电源正极,8脚为电源负极,工作电压为3-12V,推荐工作电压为5-6V,其中abcdefg为7段LED数码管的驱动输出,输出不能短路,接数码管需要接限流电阻,限流电阻的大小一般为200欧到2000欧之间,电源电压高,限流电阻可适当取大;采用高亮LED数码管,限流电阻可适当取大;只有在电源电压较低、采用普通LED数码管或者大尺寸的数码管时,限流电阻可适当取小。
本套件采用1K欧的电阻为限流电阻。
/TE脚为计数器低电平允许脚,如果该脚为高电平,计数器在有输入信号时也会停止计数,本套件该脚接地,长为低电平,表示计数器一直处理计数状态。
RST脚为计数器清零脚。
清零,表示从0开始计数,允许计数时,+IN输入一个脉冲信号,在上升沿就会进行+1计数,如果逢9,+OUT还会输出一个进位信号给高位计数器的+IN;如果-IN输入一个脉冲信号,在上升沿就会进行-1计数,如果逢0,-OUT还会输出一个进位信号给高位计数器的-IN;这样就达到了多位数自动加减计数的效果。
LE为显示锁存,平时该脚为低电平时,abcdefg的输出和计数器的值是相等,如果计数器这时是3,abcdefg输出会让LED显示成3;如果计数器加减计数变化成5,abcdefg输出就会让LED显示成5。
当LE脚为高电平时,这时,显示的数字就会固定不变,不论计数器是加还是减还是清零,显示的数字一律不变,就好象被“锁”住了一样。
下图为CD40110引脚逻辑图:
图23CD40110引脚图
第三篇总结
一心得体会
两个星期的数电实习让我了解了数字系统设计的一般步奏和方法,掌握了一些常用的芯片功能和他的功能表,巩固了数电理论知识,查找了平时学习的不足,为以后学习打下了一定的基础。
在一开始的设计阶段,在设计的过程中,由于缺少经验,刚开始基本不知道怎么设计。
在翻阅了理论书后,再结合自己设计的要求进行设计,慢慢的有了头绪,一点点的将所学的知识串联起来,真真的做到了将所学的知识用于平时的实践,做到了学以致用。
在第二部分的练习部分,我练习了自己的焊接技术,学习了分析电路的基本方法,进一步熟息数电知识,并且学会了掌握没有学过的芯片的方法。
在实习过程中,我得到了许多老师和同学的支持,在这里多谢老师和同学的帮助。
二参考文献
《数字系统设计——数字电路课程设计指南》
——北京邮电学院出版社
《数字电路逻辑设计——脉冲与数字电路》
—— 高等教育出版社
《数字电子技术基础》
—— 高等教育出版社
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