（理工科類）、課程設(shè)計（報告）題目：對生產(chǎn)線產(chǎn)品計數(shù)的光電計數(shù)器設(shè)計、課程設(shè)計（論文）工作內(nèi)容一、課程設(shè)計目的1、通過電子技術(shù)基礎(chǔ)（模電、數(shù)電）課程的學習，使學生在掌握基本理論知識的基礎(chǔ)上，學會常見電子集成器件的使用。2、通過設(shè)計一個模數(shù)結(jié)合的小型電子電路系統(tǒng)，使學生了解電子電路設(shè)計的方法、步驟；學會元器件的選用；學會用軟件仿真驗證設(shè)計方案的正確性；培養(yǎng)綜合運用知識和獨立開展實踐創(chuàng)新的能力。3、通過搭建調(diào)試電路，進一步熟悉相關(guān)儀器設(shè)備的使用。4、通過繪制電路圖，熟悉Protel的使用，擴充專業(yè)知識技能。5、規(guī)范化訓練學生撰寫技術(shù)研究報告，提高書面表達能力。二、課程設(shè)計任務(wù)與要求1、基本部分：1）由光耦實現(xiàn)產(chǎn)品監(jiān)測；2）由計數(shù)器對脈沖信號計數(shù)，計數(shù)結(jié)果經(jīng)LED顯示；3）計數(shù)范圍099，電路具備手動清零功能。4）根據(jù)要求設(shè)計電路，畫出原理圖，用EWB仿真，驗證設(shè)計方案；5）學習使用Protel，畫出系統(tǒng)的PCB圖。2、發(fā)揮部分：1）計數(shù)結(jié)果要求實現(xiàn)十位數(shù)的動態(tài)“零消隱”，即：當計數(shù)結(jié)果不超過10時，十位數(shù)的那個數(shù)碼管無顯示；2）報告第三部分給出其他設(shè)計方案，畫出仿真實現(xiàn)的電路圖，并與參考方案對比分析。三、課程設(shè)計考核平時20%；驗收40%；報告40%摘要21世紀是信息時代，是獲取信息，處理信息，運用信息的時代。傳感與檢測技術(shù)的重要性在于它是獲得信息并對信息進行必要處理的基礎(chǔ)技術(shù)，是獲取信息和處理加工信息的手段，無法獲取信息則無法運用信息。光電式傳感器是將光信號轉(zhuǎn)化為電信號的一種傳感器。它的理論基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。這類效應(yīng)大致可分為三類。第一類是外光電效應(yīng)，即在光照射下，能使電子逸出物體表面。利用這種效應(yīng)所做成的器件有真空光電管、光電倍增管等。第二類是內(nèi)光電效應(yīng)，即在光線照射下，能使物質(zhì)的電阻率改變。這類器件包括各類半導體光敏電阻。第三類是光生伏特效應(yīng)，即在光線作用下，物體內(nèi)產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象，此電動勢稱為光生電動勢。這類器件包括光電池、光電晶體管等。光電效應(yīng)都是利用光電元件受光照后，電特性發(fā)生變化。敏感的光波長是在可見光附近，包括紅外波長和紫外波長。數(shù)字式電子計數(shù)器有直觀和計數(shù)精確的優(yōu)點，目前已在各種行業(yè)中普遍使用。數(shù)字式電子計數(shù)器有多種計數(shù)觸發(fā)方式，它是由實際使用條件和環(huán)境決定的。有采用機械方式的接觸式觸發(fā)的，有采用電子傳感器的非接觸式觸發(fā)的，光電式傳感器是其中之一，它是一種非接觸式電子傳感器。采用光電傳感器制作的光電式電子計數(shù)器。這種計數(shù)器在工廠的生產(chǎn)流水線上作產(chǎn)品統(tǒng)計，有著其他計數(shù)器不可取代的優(yōu)點?！娟P(guān)鍵詞】光電效應(yīng)光電傳感器光電計數(shù)器ABSTRACTThe21stcenturyistheageofinformation,itistheaccesstoinformation,treatmentinformation,useoftheinformationage.Sensinganddetectiontechnologyisimportantbecauseitistheaccesstoinformationandtheinformationnecessarytodealwiththeunderlyingtechnology,isaccesstoinformationandmeansofprocessinginformation,unabletogetinformationyouwontbeabletouseinformation.Photoelectricsensorisalightsignalintoanelectricsignalofthesensor.Itisthetheoreticalbasisofthephotoelectriceffect.Theseeffectscanbebroadlydividedintothreecategories.Thefirsttypeisoutsideofthephotoelectriceffect,namely,indaylight,canmakethetungstensurface.Usethiseffectcausedbydevicewithvacuumphotocell,photomultipliertubes,etc.Thesecondcategoryisthephotoelectriceffect,i.e.,inthelight,canmaketheelectricalresistivityofthematerialchange.Suchdevicesincludevarioustypesofphotosensitivesemiconductor.Thethirdcategoryisphotovoltaiceffect,inthelight,theobjectswithintheEMFEMF,thisiscalledlight-inducedelectromotiveforce.Thisclassofdevices,includingphotovoltaiccells,photo-transistor,etc.Photoelectriceffectisusingoptoelectroniccomponentsaffectedbythelighting,theelectriccharacteristicschange.Sensitiveopticalwavelengthisvisibleinthevicinity,includinginfraredwavelengthandUVwavelengths.Digitalelectroniccountershaveintuitiveandcountsaccuratebenefits,hasbeeninwidespreaduseinvariousindustries.Thereareavarietyofdigitalelectroniccountercountermode,itistriggeredbytheactualuseconditionsandtheenvironment.Usingmechanicalmeansofcontactingfires,usingelectronicsensorsfornon-contacttypephotoelectricsensortriggered,isoneofthem,itisanon-contactelectronicsensors.Adoptsphotoelectricsensorproductionofopto-electroniccounters.Thiscounteristhefactorysproductionlinesforproducts,withothercountersirreplaceablethemerit.【Keywords】photoelectriceffectphotoelectricsensorphotoelectriccounter目錄1、光電感應(yīng)計數(shù)器課程設(shè)計12、課程設(shè)計（報告）任務(wù)書23、摘要（中文）34、摘要（英文）45、目錄56、設(shè)計任務(wù)及方案67、光電計數(shù)器系統(tǒng)簡介67.1計數(shù)器系統(tǒng)的基本特點67.2計數(shù)器系統(tǒng)的組成77.3電路整體原理107.4PROTEL99的學習及應(yīng)用137.5調(diào)試及測試過程中的問題及查找故障的方法148、其它設(shè)計方案與比較149、結(jié)果1610、結(jié)束語1711、附錄17第一章系統(tǒng)設(shè)計第一節(jié)設(shè)計任務(wù)及總體方案該計數(shù)器系統(tǒng)總體設(shè)計方案較為簡單，用光電感應(yīng)器實現(xiàn)對生產(chǎn)線產(chǎn)品的數(shù)量的采集，將信號傳送到防干擾的遲滯比較器，共經(jīng)過兩級比較器，傳輸信號脈沖，通過74ls162計數(shù)器進行計數(shù)，計數(shù)范圍是099，通過4511七段譯碼器進行譯碼，輸出信號給LED數(shù)碼管進行顯示。其中，個位計數(shù)器的進位標志位接到十位計數(shù)器的計數(shù)控制端CET和CEP控制十位計數(shù)器工作計數(shù)，因為74ls162是十進制計數(shù)器，計數(shù)的結(jié)果是BCD碼00001001，經(jīng)過譯碼器數(shù)碼管后顯示的十進制0099。，本設(shè)計還實現(xiàn)了十位數(shù)的動態(tài)“零消隱”，（當計數(shù)結(jié)果不超過10時，十位數(shù)的數(shù)碼管無顯示，原理就是將十位計數(shù)器的輸出端通過4072進行相或，從而只有當數(shù)碼管個位顯示時十位數(shù)碼管BL端低有效，即十位數(shù)碼管熄滅）。本設(shè)計還實現(xiàn)清零時，是兩位數(shù)碼管都顯示0，因為這樣可以讓工作人員方便確定計數(shù)系統(tǒng)工作正常，原理就是利用7404的非門功能，輸入端接復位端，輸出與十位七段譯碼器的滅燈輸入端BL端相接，每當復位時，BL就會輸入高電平，從而使兩個數(shù)碼管都會清零。實際情況下，生產(chǎn)線上產(chǎn)品每經(jīng)過光電傳感器，信號在通過兩級比較器后，就會有一個上升沿信號作為時鐘信號，控制計數(shù)器工作，同時計數(shù)開始，可以連續(xù)實現(xiàn)對100個產(chǎn)品進行計數(shù)，如需重新開始，只要按下清零按鍵就能重新計數(shù)第二節(jié)光電計數(shù)器系統(tǒng)簡介一、計數(shù)器系統(tǒng)的基本特點本系統(tǒng)具有體積小、硬件少、電路結(jié)構(gòu)簡單及容易操作等優(yōu)點。本計數(shù)器可將機械或人工計數(shù)方式變?yōu)殡娮佑嫈?shù)，并且采用數(shù)碼顯示，簡單直觀，可適用于諸多行業(yè)，以滿足現(xiàn)代生產(chǎn)、生活等方面的需求。隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷改善和提高，在現(xiàn)代化生產(chǎn)的許多場合都可以看到計數(shù)器的使用。本計數(shù)器具有低廉的造價以及控制簡單等特點。該系統(tǒng)還具有以下特點：、該系統(tǒng)具有清零功能，工作人員可以通過復位開關(guān)使兩個數(shù)碼管都顯示零，這樣可以方便進行人工操作以及確認計數(shù)器是否正常工作；原理就是利用7404的非門功能，輸入端接復位端，輸出與十位七段譯碼器的滅燈輸入端BL端相接，每當復位時，BL就會輸入高電平，從而是兩個數(shù)碼管都會清零。2、該系統(tǒng)還具有十位的“零消隱”功能，原理就是將十位計數(shù)器的輸出端通過4072進行相或，從而只有當數(shù)碼管個位顯示時十位數(shù)碼管BL端低有效，即十位數(shù)碼管熄滅。3、該系統(tǒng)還采用了抗干擾較強的遲滯比較器，這樣大大加強了其在實際生或中的應(yīng)用能力，可以得到有效地推廣。4、該例光電觸發(fā)式計數(shù)器只有兩位數(shù)，但通過級聯(lián)可以擴展為四位，甚至多位二、計數(shù)器系統(tǒng)的組成1、74LS162圖1.174LS162引腳圖、個位計數(shù)器時鐘脈沖給的是比較器的輸出信號，計數(shù)器自上電起一直處于計數(shù)狀態(tài)，每當有產(chǎn)品經(jīng)過光電對管之間時，計數(shù)器的CP端就接收到上升沿信號，開始計數(shù)。進位輸出端接到十位計數(shù)器的技術(shù)控制端CEP和CEP，四個輸出引腳的信號作為七段譯碼器的輸入信號。、十位計數(shù)器時鐘脈沖給的是比較器的輸出信號，計數(shù)器的CP端就接收到上升沿信號時，還不能進行計數(shù)，只有當個位的計數(shù)溢出時，CEP和CEP端才高有效，進行計數(shù)。為實現(xiàn)任務(wù)書中十位數(shù)的動態(tài)“零消隱”，四個輸出引腳的信號必須經(jīng)過或門作為七段譯碼器的輸入信號。74LS162引腳功能表：PEParallelEnable(ActiveLOW)Input并行啟用（低電平）輸入P0P3ParallelInputs并行輸入CEPCountEnableParallelInput計數(shù)啟用并行輸入CETCountEnableTrickleInput計數(shù)啟用涓流輸入CPClOCk(ActiveHIGHGoingEdge)Input時鐘輸入MRMasterReset(ActiveLOW)Input主復位（低電平）輸入SRSynchronousReset(ActiveLOW)Input同步復位（低電平）輸入Q0Q3ParallelOutputs(Noteb)并行輸出（注b）TCTerminalCountOutput(Noteb)終端計數(shù)輸出（注b）2、CD4511圖2.1CD4511管腳圖其電路原理如下：CD4511是一個用于驅(qū)動共陰極LED（數(shù)碼管）顯示器的BCD碼七段碼譯碼器的特點：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動功能的CMOS電路能提供較大的拉電流?？芍苯域?qū)動LED顯示其中abcd為BCD碼輸入，a為最低位。LT為燈測試端，加高電平時，顯示器正常顯示，加低電平時，顯示器一直顯示數(shù)碼“8”，各筆段都被點亮，以檢查顯示器是否有故障。BI為消隱功能端，低電平時使所有筆段均消隱，正常顯示時，B1端應(yīng)加高電平。另外CD4511有拒絕偽碼的特點，當輸入數(shù)據(jù)越過十進制數(shù)9(1001)時，顯示字形也自行消隱。LE是鎖存控制端，高電平時鎖存，低電平時傳輸數(shù)據(jù)。ag是7段輸出，可驅(qū)動共陰LED數(shù)碼管。另外，CD4511顯示數(shù)“6”時，a段消隱；顯示數(shù)“9”時，d段消隱，所以顯示6、9這兩個數(shù)時，字形不太美觀，若要多位計數(shù)，只需將計數(shù)器級聯(lián)，每級輸出接一只CD4511和LED數(shù)碼管即可。所謂共陰LED數(shù)碼管是指7段LED的陰極是連在一起的，在應(yīng)用中應(yīng)接地。限流電阻要根據(jù)電源電壓來選取，電源電壓5V使用510的限流電阻。3、LM393圖3.1LM393管腳圖LM393參數(shù)如表3.1所示：表3.1引腳功能表：引出端序號功能符號引出端序功能符號1輸出端1OUT15正向輸入端21N+(2)2反向輸入端11N-(1)6反向輸入端21N-(2)3正向輸