红外线计件器课程设计报告书

课程设计任务书题目红外计件器系(部)信息科学与电气工程学院专业自动化班级101学生姓名崔保昌学号1008196226月11日至6月15日共1周指导教师(签字)系主任(签字)2012年6月17日红外计件器2/20一、设计内容及要求1．电路组装与调试部分1.1红外检测模块的组装与调试；1.2数据清除按键、计数器、数码管驱动电路的组装与调试。2.电路设计部分2.1使用NE555时基芯片及其它电子元件设计一个能检测2秒内无脉冲的失落脉冲检测电路；失落脉冲检测电路的输入信号为信号1或信号2(详见附2:组装部分电路原理图)，当有“货物”通过时，信号1输出高脉冲，信号2输出低脉冲；2.2使用电子元件设计蜂鸣器驱动电路，使之按照系统要求工作。二、设计原始资料数字电子技术英文改编版电子工业出版社三、设计完成后提交的文件和图表1．计算说明书部分1）方案论证报告打印版或手写版2）程序流程图3）具体程序红外计件器3/202．图纸部分：数码管显示模块红外检测模块计数器模块失落脉冲检测模块蜂鸣器模块四、进程安排教学内容学时地点资料查阅与学习讨论1天现代电子技术实验室分散设计2天现代电子技术实验室编写报告1天现代电子技术实验室成果验收1天现代电子技术实验室五、主要参考资料74HC192计数器管脚图及工作原理CD4511译码器管脚图及工作原理NE555定时器管脚图及工作原理共阴极数码管的使用说明书数字电子技术第九版英文改编版电子工业出版社红外计件器4/20成绩评定表口试（答辩）成绩报告成绩总评成绩红外计件器5/20摘要随着科学技术的迅速发展，红外计件器已被应用于生活中的方方面面。如生产流水线，数据采集生产工位的工作量计数统计，停车场车位计数，旅游景点、超市、娱乐场所等的人数自动统计，工厂自动化控制系统等。本文设计并制作一个简易的红外计件器，当“货物”从收发模块经过后，数码管显示数值加1；当有“货物”通过红外检测电路时，红外检测电路输出检测脉冲，若2秒内没有“物”通过红外收发模块，即红外检测电路输出脉冲失落时，蜂鸣器报警；计件过程中，可通按键随时清除计数数据。关键词：红外检测，NE555，计数模块，蜂鸣报警红外计件器6/20AbstractAlongwiththerapiddevelopmentofscienceandtechnology,theinfraredpiecehasbeenusedinallaspectsoflife.Suchasproductionline,datacollectionproductionlocationcountworkloadstatistics,parkinglotcounter,touristattractions,thesupermarket,thenumberofentertainmenttostatistic,factoryautomationcontrolsystem,etc.Inthispaperasimpledesignandproductionoftheinfraredpiece,whengoodsfromtransceivermoduleafter,digitalpipedisplaynumericaladd1;Whenthereisgoodsthroughtheinfrareddetectioncircuit,infrareddetectioncircuittestingpulseoutput,if2secondsnothethingthroughtheinfraredtransceivermodule,namelytheinfrareddetectioncircuitoutputpulselose,abuzzeralarm;Intheprocessofpiece,canconnectbuttonclearcountdataatanytimeKeywords:infrareddetection,NE555,countingmodule,hum,callthepolice红外计件器7/20目录前言………………………………………………….......8第一章系统功能原理及硬件介绍………………….....91.174HC192介绍……………………………….....91.2CD4511介绍……………………………….…111.3NE555的介绍………………………………..13第二章理论分析…………………………………...152.1.1计数器及显示模块………………………...152.1.2失落脉冲检测模块……………………….16第三章各模块电路设计………………………….163.1计数器及显示模块…………………………...163.2失落脉冲检测模块…………………………17第四章电路与程序设计…………………………….174.1程序流程图………………………………..…174.2总的电路图………………………………..…19总结………………………………………………….…20参考文献…………………………………………...…..20红外计件器8/20前言红外计件器已被应用于生活中的方方面面，如生产流水线，数据采集生产工位的工作量计数统计，停车场车位计数，旅游景点、超市、娱乐场所等的人数自动统计，工厂自动化控制系统等。本文设计并制作一个简易的红外计件器，当“货物”从收发模块经过后，数码管显示数值加1；当有“货物”通过红外检测电路时，红外检测电路输出检测脉冲，若2秒内没有“物”通过红外收发模块，即红外检测电路输出脉冲失落时，蜂鸣器报警；计件过程中，可通按键随时清除计数数据。红外计件器9/20第一章系统功能原理及硬件介绍红外计件器，当“货物”从收发模块经过后，数码管显示数值加1；当有“货物”通过红外检测电路时，红外检测电路输出检测脉冲，若2秒内没有“货物”通过红外收发模块，即红外检测电路输出脉冲失落时，蜂鸣器报警；计件过程中，可通过按键随时清除计数数据。红外计件器系统框图如图1所示：数码管显示模块红外检测模块计数器模块失落脉冲检测模块蜂鸣器模块图1系统组成框图1.174HC192介绍十进制可逆计数器74LS192引脚图管脚及功能表74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下所示：红外计件器10/20图5-474LS192的引脚排列及逻辑符号（a）引脚排列(b)逻辑符号图中：为置数端，为加计数端，为减计数端，为非同步进位输出端，为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。其功能表如下：表5-274LS192的功能表红外计件器11/201.2CD4511介绍1．2.1CD4511的特点CD4511是一个用于驱动共阴极LED（数码管）显示器的BCD码—七段码译码器，特点如下：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED显示器。用CD4511实现LED与接口方法如下图：1.2.2CD4511的功能介绍BI：4脚是消隐输入控制端，当BI=0时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。红外计件器12/20LT：3脚是测试输入端，当BI=1，LT=0时，译码输出全为1，不管输入DCBA状态如何，七段均发亮，显示“8”。它主要用来检测数码管是否损坏。LE：锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平1有效。CD4511的内部有上拉电阻，在输入端与数码管笔段端接上限流电阻就可工作。1．2.3CD4511的引脚CD4511具有锁存、译码、消隐功能，通常以反相器作输出级，通常用以驱动LED。其引脚图如3-2所示。各引脚的名称：其中7、1、2、6分别表示A、B、C、D；5、4、3分别表示LE、BI、LT；13、12、11、10、9、15、14分别表示a、b、c、d、e、f、g。左边的引脚表示输入，右边表示输出，还有两个引脚8、16分别表示的是VDD、VSS。1.2.4CD4511的工作原理1〉CD4511的工作真值表如表3-22〉锁存功能译码器的锁存电路由传输门和反相器组成,传输门的导通或截止由控制端LE的电平状态。当LE为“0”电平导通，TG2截止；当LE为“1”电平时，TG1截止，TG2导通，此时有锁存作用。如图3-33〉译码4〉消隐BI为消隐功能端，该端施加某一电平后，迫使B端输出为低电平，字形消隐。消隐控制电路如图3-4所示。消隐输出J的电平为J=（C+B）D+BI如不考虑消隐BI项，便得J=（B+C）D据上式，当输入BCD代码从1010---1111时，J端都为“1”电平，从而使显示器中的字形消隐。输入输出LEBILIDCBAabcdefg显示XX0XXXX11111118X01XXXX0000000消隐011000011111100红外计件器13/2001100010110000101100101101101201100111111001301101000110011401101011011011501101100011111601101111110000701110001111111801110011110011901110100000000消隐01110110000000消隐01111000000000消隐01111010000000消隐01111100000000消隐0111111000000消隐111XXXX锁存锁存表3-2CD4511的真值表1.3NE555的介绍NE555是一种应用特别广泛作用很大的的集成电路，属于小规模集成电路，在很多电子产品中都有应用。NE555的作用是用内部的定时器来构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲。NE555时基电路有两种封装形式有，一是dip双列直插8脚封装，另一种是sop-8小型（smd）封装形式。其他ha17555、lm555、ca555分属不同的公司生产的产品。内部结构和工作原理都相同。NE555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电阻.两个二极管.组成了比较器.RS触发器.等多组单元电路.特别是由三只精度较高5k电阻构成了一个电阻分压器.为上.下比较器提供基准电压.所以称之为555。红外计件器14/20NE555属于cmos工艺制造。NE555引脚图介绍如下：1地GND2触发3输出4复位5控制电压6门限(阈值）7放电8电源电压Vcc红外计件器15/20第二章理论分析红外件计数器采用了74HC192计数器，CD4511译码器，共阴极数码管和NE555定时器，蜂鸣器报警。2.1.1计数器及显示模块将一片74HC192的DOWN和LOAD端口接高电平，BO接下一片74HC192的UP端口。CLR端口与开关相接，实现清除计数数据的功能。将CD4511的EL端接地，BI和LT端口接高电平。红外计件器16/202.1.2失落脉冲检测模块使用NE555时基芯片及其它电子元件设计一个能检测2秒内无脉冲的失落脉冲检测电路；失落脉冲检测电路的输入信号为信号1或信号2(详见附2:组装部分电路原理图)，当有“货物”通过时，信号1输出高脉冲，信号2输出低脉冲；第三章各模块电路设计3.1计数器及显示模块信号输入UP端口，CLR接高电平，计数器正常工作。图7计数器及显示原理图红外计件器17/203.2失落脉冲检测模块图9检测失落脉冲的NE555电路第四章电路与程序设计4.1程序流程图红外计件器18/20开始红外检测模块计数器模块数码显示模块失落脉冲检测模块结束蜂鸣器模块红外计件器19/204.2总的电路图红外计件器20/20总结通过为期一周的课程设计，利用书本上学过的数字电路部分知识，运用到实际的电路设计中去，充分调动自己课堂上所没有的积极性，完全考自己的能力和有限的知识去解决红外计件器。利用网络这个信息汇集的领域，通过检索、阅读，提高