生产流水线产品产量统计显示系统毕业设计.docx

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生产流水线产品产量统计显示系统毕业设计

生产流水线产品产量统计显示系统

学生：

指导教师：

内容摘要：

本文介绍了生产流水线产品产量统计显示系统的基本原理以及芯片功能和结构组成，主要以仿真为例来说明，运用Multisim软件，高效、直观、清楚的分析电子电路设计。

计数器可以对某些事物进行自动计数，被广泛的应用在生活实际中，它对通过的物体进行计数，能够实现数据统计的搜集，譬如在生产流水线产品产量等领域的应用，能有效的节省劳动力高质量地完成任务。

在本设计中为实现光电计数器的功能，采用模数相结合的电路。

电路主要是由信号采集电路、两位十进制计数电路、数码显示电路，报警电路四个模块来构成的，四个模块的作用是实现对通过光电门的物体感应，计数，显示，并按预设要求完成报警。

此光电计数的范围为一百，可以预设计数数目，当计数达到设定后，停止计数并报警，可手动清除报警；还可以计数达一百时，闪灯报警两秒。

关键词：

Multisim光电计数器自动计数数码显示满百报警

Productionlineproductyieldstatisticssystem

Abstract:

Thisarticledescribestheproductionlineproductyieldstatisticsshowthatthebasicprinciplesofthesystemandchipfunctionsandstructures,mainlyinthesimulationasanexampletoillustratetheuseofMultisimsoftware,efficient,intuitive,clearanalysiselectroniccircuitdesign.Thecountercancountoncertainthingsautomatically,iswidelyusedinreallife,thecountofobjectsthroughit,enablingthecollectionofstatisticaldata,suchasproductionlines,productyieldinotherfieldsofapplication,whichcaneffectivelysavelaborqualitycompletionoftasks.Inthisdesign,fortheachievementofopticalcounterfunction,usingacombinationofthecircuitmodule.Circuitmainlybythesignalacquisitioncircuit,twodecimalcountingcircuit,adigitaldisplaycircuit,thealarmcircuitconsistingoffourmodules,fourmodulesoftheroleistoachievetheobjectsthroughopticalgateinduction,counting,displayandpressthepresetrequiredtocompletethepolice.Thisrangeofonehundredphotoelectriccounting,canpresetnumberofcounts,whenthecountreachestheset,stopcountingandalarm,youcanmanuallyclearthealarm;alsocountuptoonehundred,theflashingalarmtwoseconds.

Keywords:

MultisimPhotoelectriccounterAutomaticcountingDigitaldisplayOverahundredpolice

生产流水线产品产量统计显示系统

前言

Multisim软件是一个专门的电子电路设计与仿真的CAD软件。

模拟电子电路元件和仪表软件，实现了“软件组件”和“仪器软件。

”该软件可以虚拟仪器技术在电子设计的车间敏捷扩展，桥接测试功能和设计之间的差距。

一个直观的界面，易用性的MultisimMultisim软件用户界面的主要特点是完全相似的实验台，各种模拟和各种操作的分析控制接口，组件测试硬件的盒子仪表有库和存储组件，模拟元器件和测试仪器及物理外观非常相似，操作方法基本一致，直观易学。

丰富的元器件库：

Multisim的元件库中有大量的元器件，包括基本元件、半导体元件、TTL和CMOS元件[1]、集成运算放大器、ADC和DAC、射频器件等．用户也可通过元件编辑器，自行修改或创建所需的元件库。

计数生活是最简单的单一操作中的一个，逻辑是实现一个计数器，计数器是在一个数字系统中用于计数的脉冲数，以获得测量的作用，计数和控制功能，所有的分频计数器的功能是由一个基站单元和多个控制门，由一系列具有一个功能，用于存储信息的触发器的计数单元的不同类型的结构，这些触发器的触发器，触发器TD触发器和JK触发器等等。

针对在数字系统中，例如计算机的控制器依赖于该指令的地址，以获得指令的乘法运算按以下顺序，注意加法，减法，除法数的广泛应用时间，并且如果在仪器等的数字的计数脉冲。

　CON是大多数电子逻辑电路的顺序数字技术的应用。

不仅对于一个计数器计数时钟脉冲，也可用于频率，时间和脉冲的序列，以产生​​跳动脉冲和数字计算。

不过，这并不显示计算结果，通常是由外部LCD或LED显示屏幕显示。

1Multisim介绍

CAD软件的Multisim是一个专用的电子电路设计及仿真，根据仿真工具用Windows的基础上的养老金级的模拟/数字电路板的设计。

它包含了一个图形输入的电路图，该电路的硬件描述语言输入，模拟和分析功能非常丰富。

Multisim启动图如图1-1所示：

图1-1Multisim启动界面

简介：

◆有了一个直观的电路图捕捉环境，轻松设计电路

◆交互式SPICE仿真，迅速了解电路的行为

◆采用先进的电路分析，了解基本的设计特点

◆通过一连串的工具，设计无缝集成的电路和虚拟测试

◆通过改进设计流程的整合，减少错误并缩短上市时间建模

Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真快速，简便和有效地进行电路设计和验证。

使用Multisim，您可以立即创建一个电路图，具有完整的库组件，并使用电路仿真的SPICE行业标准的模仿行为。

可以在设计过程中，既缩短了周期建模的开始进行分析与SPICE高级专业技术和虚拟仪器，电路设计的快速验证。

整合，提高了设计过程具有较高的技术，它允许用测量和建模的比较来实现的NI实验室ⅥEW数据和仿真SignalExpress软体。

Multisim软件是交互式图像技术（电子工作台）开发了一个模拟工具，基于Windows的模拟/数字电路的设计水平。

它包含一个图形输入的电路图，输入电路的硬件描述语言，具有丰富的仿真分析能力。

Multisim软件的操作界面如图1-2所示：

图1-2Multisim操作界面

功能强大的虚拟仪器：

虚拟测试仪器的Multisim，通常有一个共同的实验室仪器，如万用表，信号发生器，双通道示波器，直流，交流，这是一个实验室设备一般很少或预示没有现场设备，该数字信号发生器，逻辑分析仪，逻辑分析仪的转换，失真度测试仪，频谱分析仪和网络分析仪。

不仅可以分析，但这些仪器的外观和使用是非常相似的与真正的仪器可以很容易地用于教学演示。

工具完整的分析：

Multisim中提供工作点分析，交流小信号分析，瞬态分析，敏感性分析分析其余扫描参数，温度扫描分析，分析转让最坏的情况下的功能分析，蒙特卡罗分析，大量的噪音指数分析分析分析射频电路仿真和分析的其他方法，以及模拟射频电路和数字/模拟混合电路设计仿真功能可以极大地方便了电路的性能进行分析。

EDA的缩写，“电子设计自动化”已被广泛应用于电子设计领域的技术。

各国目前都电子产品几乎没有手工设计存在。

电子产品的设计过程，建立设计，以包括电路图，PCB，单片机，机器结构的结构内，并在FPGA仿真，界面的外观，物的热稳定性的分析，该分析电磁兼容，包括物理层的设计，以及所需的地图的PCB钻头，自动贴片，焊膏缺失零件清单，原理图及其他生产资料等应有尽有使用计算机的存储容量的计算机。

EDA技术快速设计功能可能难以完成的人工模拟，设计验证，优化和设计工作的评价数据处理。

EDA成为集成电路，印刷电路板，本机的电子系统的主要技术设计。

的Multisim软件在这方面是一个有用的工具。

Multisim与仿真和虚拟仪器技术（LabVIEW8）可以很好地解决这一长期的教学与实践脱节的理论和实践经验的问题。

2设计方案论证

2.1选择论证的基本过程

◆每隔1s，计数器增1；整个计数过程以数字形式显示。

◆当定时器递增到99时，它会自动返回，显示00，然后继续计时。

整个计数过程中，X1即发光灯会显示进位信号。

◆本设计主要采用芯片是两块74LS162同步十进制计数器，实现模一百计数器，电源由频率100HZ，电压5V设备供给。

◆为了间接扩大计数范围，增加了计数满一百，闪灯两秒的提示。

2.2设计方案框图

300HZ555定时器计数器的使用输入信号和被用。

能够理解的设计原理，据计数器初期值00计数模式，通过增加到59，之后自动复归。

这个电路的简单数码时钟分的表示可以使用。

所示：

译码显示译码显示

进位

置数十进制计数器十进制计数器

（十位）（个位）

时钟脉冲

图2.2-1计数器的总体框图

2.3设计主流程图

所述直流电源与用于确定光电栅极接收光输出对象门的高电平，接着由触发器主体的红外发光管，从而使代码计数器7段BCD码译码器的输出固定输出，该设备的数字显示输入。

在同一时间，4比特的数字比较器，从而建立一条线，往往预设比较器输出的数字计数器的两个传输信号，即使在​​工作停止和工作报警序号触发报警并且为实现上述要求。

因此，当光发射电路设计红外二极管，及脉冲红外线传输的脉冲的能量供给，从而可提高对瞬时功率的平均功率满足需求，使得门可以增加大的物体的光传输的宽度。

而另一组的BCD码，增加了计数范围，从一百计数制成。

为了扩大数量间接的，超过一百的增长，促使闪两秒钟。

在这种情况下，传输电路的基础上，使用一个简单的多谐振荡器的配置，调试容易形成一个脉冲振荡器555。

本设计采用两反74LS162级联来实现死一百个反对。

闹钟铃声通过。

在整个使用555，形成一个单杆，以实现两个第二报警延迟电路几百闪光控制开关每秒555闪烁，约三倍。

发光报警

脉冲发生

延时

满百检测

方光整

波电形计数显示

发转比

生换较

器

拨码置数数值比较

蜂鸣报警

图2.3-1计数器主流程图

3单位电路设计

3.1信号采集电路设计 

由脉冲电路（方波），光电转换电路，一个比较信号滤波乘积电路的电路组成。

脉冲发生电路是由多谐振荡器555的，其振荡频率约为30千赫，计时器555是模拟和集成在大规模的设备，它包括两个电压比较器的数字功能组合在内部，三个电阻器串联，一个RS触发器，一个放电管T和输出级，它提供了两个参考电压相等，则比较器的基准电压是三只5KΩ分压电阻器是电压相比，如果高电平比较器A1的结束和比较器A2的反相输入端的下端和VCC/3和2VCC/3参考电平。

A1和A2的RS触发器的输出控制的开关状态和放电状态。

当输入信号超过2VCC/3时，输出触发器被复位为低产量为555，而放电开关被激活时，当输入2脚的输入信号低于VCC/3时，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。

Rd是复位端，当其为0时，555输出低电平。

平时该端开路或接VCC。

Vc是控制电压端（5脚），通常的输出2VCC/3，A1作为比较参考，通过改变比较器的参考电平，其它的μF，从滤波效果，以消除外部干扰，参考电平，以确保稳定性。

T为放电管，当T被激活时，连接到电容器电路的杆7将提供一个低电阻的放电。

在此设计中，发光器件和光接收器的要求是大于IM，这就需要增加闪光灯发射光传输设备的功率，但是，以确保在正常运行范围内的平均功率，因此，只有在更短的工作时间为每个发射装置以反映脉冲发生电路，，脉冲的占空率被减小。

然而，该电路的占空比始终大于50％，和频率调整的效果。

提高555可以很容易地调节占空比发展，电路如图所示：

图3.1-1555多谐振荡器电路图

电路中增加了两个导引二极管，使充放电的电流流过指定的电阻，只要分别调节R1和Rv1的比例就可以方便的调节输出波形的占空比。

上电路中，震荡周期T和占空比η分别为：

（3.1-1）

（3.1-2）

本设计中输出波形的频率大约为30KHz，占空比大约是20%。

所以

（3.1-3）

（3.1-4）

μF，电阻R1=390Ω，电阻选用2KΩΩ。

光电转换电路采用红外发光二极管和光敏三极管作为光电转换传感器，采用典型电路，如图所示：

图3.1-2光电转换电路图

555信号谐波振荡器输出控制晶体管小和关闭来控制所述发光二极管。

用于连接到电源并在一个盒子里的多个上拉电阻器，光电晶体管接收电路。

横跨在发光二极管上的压降大约是1.2伏特的工作时，电流约20毫安，它的顺序提供该限流电阻的估计值150Ω，但由于控制脉冲信号d，约20％的工作时间，以使瞬时功率可提高5倍，限流电阻减少80％，这约占30Ω。

在光照射下，其电阻损失兆欧，具有足够的关心光电晶体管，高达几千欧姆的电阻，使电压的分压电阻可以利用几十到几十万，特别是用于具有典型的33KΩ调整到实际情况，在这里，输出节点3包含信号的直流成分，通常与前一脉冲的输出信号的交流部分的同步光电转换电路输出信号在有无物件遮挡住光线时，都输出含有直流交流分量的信号。

因此通过滤波电路，可以将两种信号转换为不同电压的直流信号，再通过一定阈值的比较器，可以将两种信号转换为数字电路中的高低电平，从而控制后续电路。

电路如下图所示：

图3.1-3滤波比较电路

R5和C3构成的滤波电路，以减少纹波，一般的电阻，以便获得更大的容量。

然而，电阻器和电容器是不太高，并且在输入信号的切换时间一分为二，其中的电路不响应，使整体价值的选择。

使用由三个腿的输入参考电压的输入信号同时处理的阈值电压的LM258比较器电路。

选定的阈值必须根据实际情况进行设置，该电路可以在两个不同的电压信号输入准确区分，因此，使用从功率点处获得的压力，这是电容的纹波滤波电容器C4。

综合上述三个单元电路，信号采集电路可以实现“发光器件和光接收器之间的距离大于lM；抗干扰，防止背景光和瓶子抖动产生计数误差”要求，电路情况为当有物体通过时，遮挡住红外光线，电路输出高电平，平时输出低电平。

3.2计数电路

计数电路主要采用计数器统计信号采集电路输出的脉冲个数，实现对物件计数的功能。

为了使电路简单化，在此选用74LS192为此电路的计数器。

74LS192为可预置十进制同步加减计数器，其功能表如下表1、表2。

其预置是异步的，当置入控制端

为低电平时，不管时钟端CP状态如何，输出端

即预置成与数据输入端

相一致的状态。

其计数是同步的，靠CP同时加在四个触发器上而实现的。

当计数控制端

为低电平时，在CP上升沿作用下

同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。

当计数方式控制

为低电平时进行加计数；当

为高电平时进行减计数。

只有在CP为高电平时

和

才可以跳变。

其有超前进位功能，当计数上溢或下溢时，进位/借位输出端

输出一个宽度等于脉冲周期的高电平脉冲；行波时钟输出端

输出一个宽度等于CP低电平部分的低电平脉冲。

；利用

端可级联成N位同步计数器。

当采用并行时钟控制时，则将

接到后一级

；当采用并行

控制时，则将

接到后一级CP。

表功能表

输入

输出

CP

L

×

×

×

d0

d1

d2

d3

d0

d1

d2

d3

H

L

L

↑

×

×

×

×

加计数

H

L

H

↑

×

×

×

×

减计数

H

H

×

×

×

×

×

×

保持

表3.2-2功能表

状态

输出

CP

L

H

―

―

H

×

×

H

×

L

×

H

注：

H为高电平；L为低电平；―低电平脉冲；×任意；↑为上升沿

对于两个十进制计数器的设计的设计要求，可以根据其自身的功能的电路组成，如图中所示，并且将它的输出为高，低产量BCD码输入CLK是电路采集信号，复位输入信号电路复位，保持被锁定在多个报警电路的信号。

正常数，高复位，保持低电平。

当完整计数闪光输出的输出的下降沿触发报警电路。

图3.2-1两位十进制计数电路

图3.2-2上电复位电路

复位电路如图6，是一个典型的上电低电平复位电路。

刚通电时，电容充电，RESET的电压接近于0V，随着电容不断充电，RESET的电压逐渐上升，当达到74LS190的高电平定义电压

时，复位结束。

延时时间为：

（3.2-1）

据计算、查找资料，选取如图的参数，可实现大概0.02s的复位时间。

当电路正常工作后，按下开关SW，可实现手动复位。

加入复位电路是为了防止在上电瞬间使计数器误触发而计数错误。

3.十进制计数器（个位）电路

本电路采用74LS162作为十进制计数器，它是一个具有同步清零、同步置数、可以保持状态不变的十进制上升沿计数器。

功能表如表3-1所示：

表3.-174LS192功能表

CP

RD`

LD`

EP

ET

工作状态

×

0

×

×

置零

↑

1

0

×

×

预置数

×

1

1

0

1

保持

×

1

1

×

0

保持

↑

1

1

1

1

计数

74LS162连接方式如图3.-1所示：

U2

3AQA14

4BQB13

5CQC12

6DQD11

7ENPRCO15

10ENT

VDD5V

9~LOAD

1~CLR

2CLR

图3.-174LS162个位连接图

3.2.2十进制计数器（十位）电路

74LS162是一个具有同步清零、同步置数、可以保持状态不变的十进制上升沿计数器，连接方式如图3-2所示：

图3.2.2-174LS162十位连接图

3.3555定时器

555定时器是在规模集成器件结合了模拟和数字电路，性能优良，适用范围很广，再加入少量的RC外部组件可以很容易地形成一个多谐振荡器单次和未外部元件可以由施密特触发器。

所以，现在被广泛应用于555综合生产和转换，测量和控制，脉冲波的形式。

555定时器设计的多谐振荡器的电路图及其电路产生的波形如图3.3-1所示：

图3.3-1多谐振荡器

由多谐振荡器原理，结合上图可知其振荡周期T=T1+T2。

T1为电容充电时间，

T2为电容放电时间。

充电时间

（3.3-1）

放电时间

（3.3-2）

矩形波的振荡周期

（3.3-3）

555组成的多谐振荡器实际电路参数的选择：

由于实际电路所给的器件有限，其R1=R2=510K

，RC振荡器电容为1uF，五号管脚所接的Cs为10PF。

所以其振荡周期为

T=

（3.3-4）

，

所以其周期为约为1s.

3.4置数电路

置数电路如图3.4-1所示：

图3.4-1置数电路

3.5进位电路

进位电路如图3.5-1所示:

图3.5-1进位电路

3.6译码显示电路

该电路是实现将计数电路的计数值以数字方式显现出来。

计数电路输出两组BCD码，为了使电路简单，应选用BCD码——七段数码管译码驱动器。

Q0Q1Q2Q3Q0Q1Q2Q3

（计数器十位输出端）（计数器个位输出端）

图3.6-1译码显示电路

译码显示电路功能表

十进制

输入

输出

字形

A3

A2

A1

A0

Ya

Yb

Yc

Yd

Ye

Yf

Yg

0

H

H

L

L

L

L

H

H

H

H

H

H

H

L

1

H

×

L

L

L

H

H

L

H

H

L

L

L

L

2

H

×

L

L

H

L

H

H

H

L

H

H

L

H

3

H

×

L

L

H

H

H

H

H

H

H

L

L

H

4

H

×

L

H

L

L

H

L

H

H

L

L

H

H

5

H

×

L

H

L

H

H

H

L

H

H

L

H

H

6

H

×

L

H

H

L

H

L

L

H

H

H

H

H

7

H

×

L

H

H

H

H

H

H

H

L

L

L

L

8

H

×

H

L

L

L

H

H

H

H

H

H

H

H

9

H

×

H

L

L

H

H

H

H

H

L

L

H

H

3.7满百报警电路

该电路是实现计数100，用2S闪烁的灯光指示哪些功能和设计。

据计数电路，当计数器0-99的描述，闪光输出端子输出一个下降沿，这样就可以使用这个信号来触发报警电路，得到一个短的负脉冲信号，使得第二个555控制振动器运行两秒钟时，输出的输出过低频率的方波两秒钟，LED灯闪烁2秒。

单稳态触发器电路C1，R1，555的功率水平在T导通放电开关电路的输出端输出F恒定的输入状态低，当有由外部负脉冲触发横向C12，第二端施加信号比电位瞬时1/3VCC下，操作在低比较器启动瞬态过程的一个单稳态电路，开始充电的电容器C，VC增加成倍增长。

当一个VC被充电的2/3Vcc时，比较器的高级别操作时，比较器A1反转高电平输出V0返回低电平，放电开关T再次导通，电容C上的电荷放电迅速在一个触发脉冲放电开关，瞬间结束，持续复苏准备。

暂稳态的持续时间

（即为延时时间）决定于外接元件R、C值的大小：

通过改变R、C的大小，可使延时时间在几个微秒到几十分钟之间变化。

当这种单稳态电路作为计时器时，可直接驱动小型继电器，并可以使用复位端（4脚）接地的方法来中止暂态，重新计时。

为使R和C都不至取得过大，选取C（

）为100μF，R（

）为18KΩ。

如图3.7-1所示：

图3.7-