光电计数器毕业设计毕业设计论文word格式Word格式.docx

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班级：

电子（3班）

学号：

20070043317 

专业：

应用电子技术

指导员：

夏继军 

辅导员：

王亮亮 

目 

录

绪论 

2

摘要 

3

一、方案设计和论证 

4

二、单元电路分析 

5

三、总体思路与结构框图 

8

四、显示译码电路 

9

五、设计方案选择时注意事项 

11

六、设计单元电路的一般方法和步骤 

12

七、元器件选择 

12

八、单片机的应用 

14

九、555定时器 

16

十、审图注意事项 

18

十一、测量原理 

19

十二、程序设计 

十三、光电计数器PCB版 

26

参考文献 

27

绪 

论

自动化的计数提高了工业生产上的效率以及准确性，计数的自动化和智能化最终能加速实现现代化的工业。

随着生产自动化、设备数字化和机电一体化的发展,对光电计数器的需求日益增多。

光电计数器设计一方面是为了巩固课本所学知识，完成知识迁移，另一方面加强动手能力，识图能力及设计能力。

光电计数器在实际生产中已经得到了广泛的应用。

在应用中，光电传感器部分主要有光电断路器和光电开关，但在工业生产中主要使用的是光电开关，计数电路有CD系列芯片组成的，也有74系列芯片组成的，实际功能差别不大。

基本设计要求：

本次设计光电计数器，要求使用红外发光二极管、红外接收管，实现计数功能，能在设定值报警，可以手动清除报警。

提高设计要求：

要求光电发射级与接收级有1米以上的间距，能有较强的抗干扰性。

能在报警后自动关闭报警并自动重新计数等。

2系统结构图整个光电计数器系统是由光电传感电路、计数电路和报警电路三个部分组成的。

光电传感电路把被计数的物体的变化转换成电信号，由计数电路计数，当达到设定的报警数值后，报警电路发出报警。

信号波形的放大和整形都在74LS14中完成,译码在CD40110计数器中完成.3硬件电路设计3.1光电传感部分光电传感部分由红外发射管,红外接收管,电阻,9013组成，红外接收管接收到红外信号使接地支路导通。

当红外信号被阻挡时，接地支路阻断，由于电压变化，电路向CP端输出一个脉冲。

计数电路通过级连把两个计数器连接起来,当第一个计数器显示9的时候等到下一个脉冲来的时候下一个计数器显示1,即当个位到9时再来一个脉冲就会在十位上跳变一个数.CD40110是十进制加减数/译码/锁存/驱动器集成电路。

在芯片内部完成译码后由数码管显示，由个位到十位依次进位，最后计数到999后IC2的Q端向报警电路发出计数溢出信号。

基于新型规则的可编程光电计数器系统设计

作者：

甘友成

辅导人：

夏继军

王亮亮

摘要 

数字式电子计数器有直观和计数精确的优点，目前已在各种行业中普遍使用。

数字式电子计数器有多种计数触发方式，它是由实际使用条件和环境决定的。

有采用机械方式的接触式触发的，有采用电子传感器的非接触式触发的，光电式传感器是其中之一，它是一种非接触式电子传感器。

这种计数器在工厂的生产流水线上作产品统计，有着其他计数器不可取代的优点。

该例光电触发式电子计数器只有两位数，但通过级联可以扩展为四位，甚至多位。

本文针对光电计数器的设计要求，翻阅了一些资料，基本能实现其所要求的功能。

内容简介

光电计数器是通过红外线发射和接收进行计数，有直射式和反射式两种，通常用于流水线作业工件计数。

直射式的发射、接收分体，发生器和接收器分别置于流水线两边，中间没有阻挡时发射器的红外线射到接收器，接收器收到发射来的红外线，经相反处理使之没有信号输出，有工件经过时挡住光路，接收机失去红外线信号的便输出一个脉冲信号到运算累加器进行计数。

发射式是发射、接收同体，置流水线一边，前面没有工件往下流时，发射器发出的红外线直接射出没有发射，接收器没有接收到反射来的红外线信号没有输出。

有工件经过时挡住光电路使发射器发出的红外线信号发射到接收器上，接收器接收到反射来的红外线信号便输出一个脉冲信号到运算累加器进行计数。

光电计数器在本论文设计中主要是由555计时器，电源部分，发射部分，接受部分，数码显示与报警部分构成。

光电断路数码管LED等构成的计数器电路时为了脉冲信号进行计数。

因此，也可以说该电路是由这两部分电路组成。

本设计计数器可将机械或人工计数方式变为电子计数形式，并且采用LED数码管来计数显示，简单直观明了，可使用于诸多行业，从而以满足现代生产、生活等方面的日益需求。

在实际的啤酒等灌装生产线上，当瓶子从光源和光接收器之间通过时，通过光电转换将光的变化转换成输出电压的变化，经过可编程逻辑器件实现自动计数。

系统由软硬件共同实现，通过编程可随意增加功能，控制灵活。

一、方案设计和论证

1电源部分

为使模块稳定工作，须有可靠电源。

我们考虑了两种电源方案

方案一：

采用独立的稳压电源。

此方案的优点是稳定可靠，且有各种成熟电路可供选用；

缺点是各模块都采用独立电源，会使系统复杂，且可能影响电路电平。

方案二：

采用单片机控制模块提供电源。

改方案的优点是系统简明扼要，节约成本；

缺点是输出功率不高。

综上所述，我们选择第二种方案

2、发射部分

发射部分由LM555CJ时基集成电路及外围元件构成。

555及R3,R4,C3构成多谐振荡器，振荡频率约为5KHz。

这个振荡信号由555的3脚输出，经R1加到Q1放大。

随着Q1的导通与截止，红外发射管发出频率为5KHz的断续红外信号。

R2为限流电阻。

实用新型是一种红外线接收器，适用于报警、计数和遥控。

该红外线收发器有一个发射机和一个接收机。

发射机是由发射组件及其相应的电路组成，接收机是由接收组件及相应的电路组成。

发射组件是一个其焦点上放置一个红外线发射管的抛物面的反罩。

接收组件是一个在焦点上放置一个发光二极管抛物面的反罩并用一个橡胶圈将所说的发射罩固定在线路板上

3、接收部分

接收电路中红外接收管Q2接收红外信号，再经C4耦合后加到U3B的5脚，由运放U3B放大后从7脚输出。

R6,R7决定U3B的5脚直流电平，R8,R9为这一级的负反馈电阻，同时又和C5构成高通滤波器，以有效滤除杂散光干扰。

这一级主要起电流放大作用。

U3B的7脚输出5KHz间歇信号经过由C6,D5,D6构成的二倍压整流电路倍压整流，在C7两端得到双倍于信号峰值的电压。

这个电压使U3A同相端3脚电压超过2脚，U3A的1脚输出高电平，加在四位BCD计数器SN74160N的时钟端，同时，经R11使发光二极管DS1发光。

4、显示部分

该系统要求完成倒计时、信息提示等功能。

基于上述原因，我们考虑了三种方案：

完全采用LCD显示。

这种方案只显示有限的符号和数码字苻，无法胜任题目要求。

完全采用点阵式LCD显示。

这种方案实现复杂，且须完成大量的软件工作；

但功能强大，可方便的显示各种英文字符，汉字，图形等。

方案三：

采用LED与点阵LCD相结合的方法因为设计既要求倒计时数字输出，又要求有汉字信息提示及图形输出等，为方便观看并考虑到现实情况，用LED与LCD分别显示时间与提示信息。

这种方案既满足系统功能要求，又减少了系统实现的复杂度。

权衡利弊，第三种方案可互补一二方案的优缺，我们决定采用方案三以实现

5、报警部分

当Ic5D输出为低电平时，发光二极管D发光，同时蜂鸣器发出报警。

由555定时器输出秒脉冲经过R3输入到计数器IC4的cD端，作为减计数脉冲。

当计数器计数计到0时，IC4的（13）脚输出借位脉冲使十位计数器IC3开始计数。

当计数器计数到"

000"

时应使计数器复位并置数"

999"

。

但这时将不会显示"

，而计数器从"

001"

直接复位。

由于"

是一个过渡时期，不会显示出来，所以本电路采用"

作为计数器复位脉冲。

当计数器由"

跳变到"

999'

'

时，利用个位和十位的"

9"

即"

1001"

通过与非门Ic5去触发Rs触发器使电路翻转，从11脚输出低电平使计数器置数，并保持为"

，同时D发光二极管亮，蜂鸣器发出报警声，即声光报警。

按下K1时，Rs触发器翻转11脚输出高电平，计数器开始计数。

若按下K2，计数器立即复位，松开K2计数器又开始计数。

若需要暂停时，按下K3，振荡器停止振荡，使计数器保持不变，断开K3后，计数器继续计数。

总体设计规划图

首先是想出一个大致的整体规划：

电源

光电

计数部分

显示

部分

报警

供电

脉冲

想到红外发射管与接受管之间相距要1米，所以在实际成品中考虑分成两大部分：

电源部分

+

发射部分

遮光物

通道

接受部分

显示部分

报警部分

二、单元电路分析

2.1、电源部分

220V交流电经过变压器降压成10V，经