1、安徽工程大學(xué)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)（論文）課程設(shè)計(jì)題目：一種紅外轉(zhuǎn)速表的設(shè)計(jì)指 導(dǎo) 教 師：徐曉光專 業(yè) 班 級(jí)：電子信息科學(xué)與技術(shù)131班學(xué) 生 姓 名：xxxx學(xué) 號(hào)：3130203142起 止 日 期：1課程設(shè)計(jì)目的：(1) 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)是機(jī)電專業(yè)學(xué)生一個(gè)重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，主要讓學(xué)生通過(guò)自己設(shè)計(jì)并制作一個(gè)實(shí)用電子產(chǎn)品（至少完成電路設(shè)計(jì)，仿真分析），鞏固加深并運(yùn)用在“模擬、數(shù)字電子技術(shù)”課程中所學(xué)的理論知識(shí)；(2) 經(jīng)過(guò)查資料、選方案、設(shè)計(jì)電路、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告、答辯等，加強(qiáng)在電子技術(shù)方面解決實(shí)際問(wèn)題的能力，基本掌握常用電子線路的一般設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)工具，提高電子線路的設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試和測(cè)試

2、能力；(3) 課程設(shè)計(jì)是為理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生思考與動(dòng)手能力，提高和培養(yǎng)創(chuàng)新能力，通過(guò)熟悉并學(xué)會(huì)選用電子元器件，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、畢業(yè)后從事生產(chǎn)和科研工作打下基礎(chǔ)。2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求（1）設(shè)計(jì)四位數(shù)數(shù)字顯示紅外線轉(zhuǎn)速表。轉(zhuǎn)速表用紅外線發(fā)光管。測(cè)速范圍為 0000-9999 轉(zhuǎn)/分，實(shí)現(xiàn)近距離測(cè)量；（2）發(fā)射的紅外線用一定的頻率脈沖調(diào)制，接收的調(diào)制脈沖通過(guò)解調(diào)電路得到被測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)體的轉(zhuǎn)速脈沖；（3）畫(huà)出仿真原理圖、調(diào)試；（4）畫(huà)出完整的電路圖，寫(xiě)出設(shè)計(jì)、調(diào)試報(bào)告;3 總體方案框圖 圖（1） 總體設(shè)計(jì)概念圖紅外線數(shù)字轉(zhuǎn)速表的設(shè)計(jì)摘要 紅外線數(shù)字轉(zhuǎn)速表是一種代替機(jī)械轉(zhuǎn)速表、用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)速率的

3、計(jì)量?jī)x表。紅外線數(shù)字轉(zhuǎn)速表采用的紅外探頭有直射式和反射式兩種，發(fā)射管有平均發(fā)射方式和脈沖發(fā)射方式兩種。本設(shè)計(jì)通過(guò)紅外探測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換將物體的轉(zhuǎn)速信息以電脈沖的形式輸出，然后與1秒脈寬電路的輸出共同作用，作為計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)計(jì)數(shù)器的工作；計(jì)數(shù)器將計(jì)數(shù)總數(shù)經(jīng)過(guò)譯碼以數(shù)字的形式在數(shù)碼管上顯示出來(lái)。 關(guān)鍵字 計(jì)數(shù)器、脈沖、譯碼電路原理及各單元電路的設(shè)計(jì)（一） 紅外線傳感器在紅外輻射、紅外器件與典型應(yīng)用*一書(shū)中，對(duì)紅外輻射的本質(zhì)、基本規(guī)律及傳輸特性進(jìn)行了全面論述。紅外輻射又稱為紅外線或紅外光。紅外光世人眼看不見(jiàn)的光，是一種電磁波。紅外光是波長(zhǎng)比紅色光的波長(zhǎng)（0.76um）還長(zhǎng)的光波。通常，將電磁

4、波波譜中間隔為0.761000um的波譜稱為紅外光譜區(qū)。一般把紅外光譜分為四個(gè)區(qū)域，即近紅外（0.763.0um）、中紅外（3.06.0um）、中遠(yuǎn)紅外（6.020um和遠(yuǎn)紅外（201000um）區(qū)。實(shí)際上，目前在工業(yè)和民用的紅外光探測(cè)/遙控中所使用的紅外光譜主要集中在0.761.60um（7601600nm）的近紅外區(qū)。使用紅外發(fā)光二極管獲得近紅外光世相當(dāng)簡(jiǎn)便的。紅外發(fā)光二極管是一種由PN結(jié)構(gòu)成的注入電流型器件，在加上合適的正偏電壓后，就可以發(fā)出一定波長(zhǎng)的近紅外光。除直流電流驅(qū)動(dòng)方式（平均發(fā)射方式）外，發(fā)光二極管（英文縮寫(xiě)為L(zhǎng)ED）還有交流電流驅(qū)動(dòng)和脈沖電流驅(qū)動(dòng)方式等。平均發(fā)射方式是指通過(guò)啟

5、動(dòng)直流供電電源直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管發(fā)出恒定的紅外光。在紅外線檢測(cè)和遙控系統(tǒng)中，與紅外發(fā)射器配套的是紅外光電監(jiān)測(cè)、接收系統(tǒng)。紅外光電轉(zhuǎn)換器件是紅外接收系統(tǒng)的傳感器件，是紅外接收前端的光電探測(cè)器件。紅外光電轉(zhuǎn)換器件包括光電二極管、光敏三極管（也稱光電三極管）和少量其他光電器件。本設(shè)計(jì)中的紅外探測(cè)傳感器，它是由簡(jiǎn)單直流電流驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管產(chǎn)生紅外光，然后被光電轉(zhuǎn)換探頭接收，進(jìn)而被共射極三極管放大后輸出。沒(méi)有光照射時(shí)，光敏二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，反向電阻很大，反向電流（暗電流）很小。隨著光照的增強(qiáng)，光敏二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，其反向電阻減小，反向電流（光電流）增大，其光電流與照度之間呈線性關(guān)系。 圖（2）紅外

6、探測(cè)、轉(zhuǎn)換電路（二） 秒脈沖振蕩電路本設(shè)計(jì)所采用的秒脈沖電路是由555定時(shí)器所組成的多諧振蕩器產(chǎn)生。在555定時(shí)器的外圍接上合適的電阻和電容，便可產(chǎn)生振蕩周期為1秒的矩形脈沖；而且可以通過(guò)調(diào)節(jié)電位器校正周期誤差。在7端口（放電端）連接一個(gè)電容作濾波之用，提高了電路的穩(wěn)定性。最后將秒脈沖從3端口輸出。 圖（3） 秒脈沖電路（三） 頻率和脈寬可獨(dú)立調(diào)整的脈沖信號(hào)源該電路由三個(gè)二輸入端與非門(mén)與若干電阻、電容和電位器等組成一個(gè)多諧振蕩器。和其他用此電路組成的振蕩器的不同之處是：該電路由D1、D2和C1、RP1組成一個(gè)振蕩器，用RP1來(lái)調(diào)節(jié)振蕩器的振蕩頻率；用D2、D3和C2、RP2組成別一個(gè)振蕩器，用

7、RP2來(lái)調(diào)整它的振蕩脈寬。兩個(gè)振蕩器共用一個(gè)與非門(mén)D2，但工作互不影響。 電路中，當(dāng)C2選用560pF時(shí)，C1選用三種不同的容量時(shí)，其振蕩頻率與脈寬 見(jiàn)下表： 圖（4）頻率和脈寬可獨(dú)立調(diào)整的脈沖信號(hào)源（四） 計(jì)數(shù)的鎖存、譯碼和顯示電路本電路由四片74LS160計(jì)數(shù)器和四個(gè)數(shù)碼管以及兩個(gè)二輸入與門(mén)和邏輯分析儀所組成。計(jì)數(shù)控制門(mén)（頻率和脈寬可獨(dú)立調(diào)整的脈沖信號(hào)源）將實(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)速信息（電脈沖信號(hào)）作為74LS160計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入信號(hào)；74LS160計(jì)數(shù)器將脈數(shù)計(jì)數(shù)并鎖存起來(lái)。四片74LS160計(jì)數(shù)器采用并行方式連接，且采用同步時(shí)鐘。U7、U8、U9、U10分別對(duì)應(yīng)顯示數(shù)的個(gè)位、十位、百位和千位，個(gè)位

8、的ENP和ENT端恒為1，即一直處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，從00001001連續(xù)變化，進(jìn)位輸出RCO接十位的ENP和ENT端，當(dāng)U1計(jì)數(shù)到9，即QDQCQBQA=1001 時(shí)，進(jìn)位輸出RCO=1，U2在時(shí)鐘脈沖下降沿作用下開(kāi)始計(jì)入1，此時(shí)U1 的QDQCQBQA 回到0000 狀態(tài)，RCO=0，U2 保持。以此類推，直到U2、U1 片計(jì)數(shù)到99，即輸出（10011001）2 時(shí)，應(yīng)向百位進(jìn)1，所以應(yīng)把個(gè)位、十位的進(jìn)位輸出端RCO 用與門(mén)連起來(lái)接到百位使能端。 當(dāng)千位、百位、十位、各位均為9時(shí)，即計(jì)數(shù)到9999到下一個(gè)時(shí)鐘脈沖上升到來(lái)后，均產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位信號(hào)，回到0000狀態(tài)。最后，計(jì)數(shù)器將各位的計(jì)數(shù)編碼輸出

9、，分別作用于四個(gè)數(shù)碼管上，數(shù)碼管將數(shù)字譯碼并顯示出來(lái)。邏輯分析儀主要用于時(shí)序判斷。圖（5）計(jì)數(shù)的鎖存、譯碼和顯示電路（五） 總設(shè)計(jì)電路本設(shè)計(jì)的紅外線數(shù)字轉(zhuǎn)速系統(tǒng)主要包括信號(hào)檢測(cè)、信號(hào)處理電路、計(jì)數(shù)器以及數(shù)字顯示部分。圖中U1為紅外發(fā)射二極管，其作用是發(fā)出紅外光，其外形與發(fā)光二極管LED形似。管壓降約為1.4V，工作電流一般小于20mA。為了適應(yīng)不同的工作電壓，回路中常串有限流電阻。圖中R1即為限流電阻。U2為紅外接收管，本電路中選用紅外光敏二極管作為受光器件，用于接收紅外發(fā)射管發(fā)射的紅外光。光敏二極管又稱光電二極管，與半導(dǎo)體二極管在結(jié)構(gòu)上類似。其管芯是一個(gè)具有光敏特征的PN結(jié)，具有單向?qū)щ娦裕?/p>

10、因此工作時(shí)需加上反向電壓。當(dāng)無(wú)光照時(shí)，有很小的飽和反向漏電流，即暗電流，此時(shí)光敏二極管截止；當(dāng)受到光照時(shí),飽和反向漏電流大大增加，形成光電流,它隨入射光強(qiáng)度的變化而變化。因此可以利用光照強(qiáng)弱來(lái)改變電路中的電流。當(dāng)有輪輻從紅外接收管之間通過(guò)，發(fā)射光被遮斷一次，紅外接收管產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)。圖中的Q1為共射極三極管，它將經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換來(lái)的脈沖信號(hào)放大；然后信號(hào)再經(jīng)過(guò)U14（六施密特觸發(fā)器）的整形，將光電轉(zhuǎn)換來(lái)的高低電平轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的矩形脈沖。圖中U13為555定時(shí)器，它有8個(gè)端口。圖中的電路是555定時(shí)器與外圍器件構(gòu)成的多諧振蕩器。它將555定時(shí)器的正相輸入端（2端口）與反相輸入端（6端口）連接在一起，

11、共同接在振蕩電容C1和電阻之間。并將控制電壓輸入端Vco（5端口）通過(guò)電容C2接地，起到濾波的作用，提高了電路的穩(wěn)定性。4端口為復(fù)位輸入端，低電平有效，所以一般均接高電平。通過(guò)調(diào)解電位器和選用合適的電阻和電容組合，最終可得到你想要的秒脈沖，然后經(jīng)3端口輸出脈沖波形。秒脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)1秒脈寬電路后，與經(jīng)過(guò)整形后的轉(zhuǎn)速脈沖共同作用，作為各計(jì)數(shù)器的始終信號(hào)輸入。圖中的74LS160是一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，他的計(jì)數(shù)范圍只能是從 0000-1001（0-9）之后再來(lái)時(shí)鐘就回到0 。ENP（7端口）、ENT（10端口）、LOAD（9端口）和CLR（1端口）要始終為高電平，四個(gè)數(shù)據(jù)輸入端A、B、C、D都

12、接地；每個(gè)計(jì)數(shù)器的4個(gè)輸出QD、QC、QB、QA接四個(gè)數(shù)碼管的4、3、2、1；邏輯分析儀按順序分別接入每個(gè)數(shù)碼管的輸入端。最終，實(shí)時(shí)地轉(zhuǎn)速信息將在數(shù)碼管上直觀的顯示出來(lái)。 圖（六）紅外轉(zhuǎn)速表的總設(shè)計(jì)電路圖總結(jié)與心得體會(huì)通過(guò)將近兩個(gè)星期的努力與學(xué)習(xí)，我才將此紅外轉(zhuǎn)速表電路設(shè)計(jì)出來(lái)。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我才更深刻的認(rèn)識(shí)到了，實(shí)踐才是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)！以前的學(xué)習(xí)總是停留在理論上，我們從沒(méi)有真正的在實(shí)踐中去檢驗(yàn)它。但當(dāng)我們真正想去把實(shí)物做出來(lái)的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)那可是困難重重啊！它與我們的純理論還是有很大的差距的。為了完成本設(shè)計(jì)，我去圖書(shū)館查閱了有關(guān)紅外線知識(shí)的書(shū)籍，因?yàn)檫@些知識(shí)我們的課本中涉及的較少，而本設(shè)

13、計(jì)中紅外線對(duì)信息的采集更是核心，所以你必須去學(xué)習(xí)它，在學(xué)習(xí)此類知識(shí)的同時(shí)，也加強(qiáng)了我的自主學(xué)習(xí)能力；所以來(lái)說(shuō)可謂受益匪淺啊！在做此設(shè)計(jì)的時(shí)候，我也是頻繁受挫和備受打擊啊。因?yàn)樽约罕緛?lái)對(duì)書(shū)本上的知識(shí)學(xué)的也是一知半解，很多東西也是似懂非懂；加之本設(shè)計(jì)涉及的知識(shí)面還是挺廣的，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中總是會(huì)有不懂和想不通的地方；此時(shí)我就去查閱書(shū)本或去查閱資料，或去網(wǎng)上尋求答案。要想把總電路設(shè)計(jì)出來(lái)，你就必須明白它的總體運(yùn)作框架，了解各單元電路的運(yùn)作機(jī)理，從而才能一步一步設(shè)計(jì)出來(lái)最終的結(jié)果。設(shè)計(jì)一個(gè)真正意義上能運(yùn)作的電路是有一定難度的，因?yàn)槟惚仨毩私饷恳坏暮x，甚至一個(gè)元器件參數(shù)的選擇都是有著不小的難度的；一旦

14、你的選擇不恰當(dāng)或者有錯(cuò)誤，可能導(dǎo)致整體不能運(yùn)作。課程設(shè)計(jì)是綜合性的運(yùn)用知識(shí)點(diǎn)，是應(yīng)用課程所學(xué)到的理論知識(shí)和技能，對(duì)較簡(jiǎn)單的工程實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行提出，分析，解決。課程設(shè)計(jì)是鍛煉我們實(shí)踐能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，培養(yǎng)了我們查閱技術(shù)文獻(xiàn)，資料，手冊(cè)進(jìn)行工程計(jì)算及編寫(xiě)技術(shù)件的能力。在本次設(shè)計(jì)中，我是由心的感到累和鍛煉了自己，自己的能力也有了一點(diǎn)提高，苦中也有學(xué)到知識(shí)的喜悅；但我希望以后能有更多的此類實(shí)踐設(shè)計(jì)活動(dòng)，因?yàn)樗娴哪軝z驗(yàn)和鍛煉我們。在本次課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)中，我深刻認(rèn)識(shí)到了自己的不足與對(duì)知識(shí)掌握和運(yùn)用的不牢固。經(jīng)過(guò)這次設(shè)計(jì)后，我要深刻檢討和改變學(xué)習(xí)方法，爭(zhēng)取以后在此類實(shí)踐環(huán)節(jié)中有所突破，能十分熟練的運(yùn)用所學(xué)

15、知識(shí)！參考文獻(xiàn)1童詩(shī)白,華成英. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).第4版.北京：高等教育出版社，20142閻石. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).第5版.北京：高等教育出版社，20143陳永甫. 紅外探測(cè)與控制電路.北京：人民郵電出版社，20044朗朗. 電路與電子技術(shù)試驗(yàn)教程.合肥：合肥工業(yè)大學(xué)出版社，20145各大網(wǎng)站和網(wǎng)頁(yè)致謝我能完成此次的論文，首先我要感謝我的指導(dǎo)老師，正因?yàn)橛辛怂南ば慕虒W(xué)和向我們孜孜不倦的傳播知識(shí)我才能完成。從本學(xué)開(kāi)始，在徐老師悉心的教導(dǎo)下，我按時(shí)完成每一階段的學(xué)習(xí)。最后是論文的撰寫(xiě)，在此過(guò)程中，我知道了論文的格式等等，一些論文的要求，極大的提高了自己的文字表述能力。在這次課程設(shè)計(jì)以及論文中，