产品计数器的电路设计

河南城建学院

《安全检测技术》课程设计任务书

产品计数器的电路设计

班级0232111

姓名

学号023211128

专业安全监测技术

指导教师黄战峰、马斌

环境与市政工程系

2012年6月14日

摘要

计数器对某物件进行自动计数，在实际生产生活中具有广泛的应用，对通过的物体进行计数，实现统计数据的搜集，如在生产流水线包装数量控制等领域的应用，能节省劳动力有能高效地完成任务。光电计数器采用光电传感器构成的广电门实现对通过光电门的物体进行计数，是一种非接触式计数，在部分场合有着其无比的优越性，从而使其广泛应用于工业生产、实时监测、自动化控制等领域。

本设计为实现光电计数器的功能，采用模数结合的电路，以红外对射光电传感器为传感器件。电路主要分为信号采集电路、两位十进制计数电路、数码显示电路、报警电路四个模块，分别实现对通过光电门的物体感应，计数，显示，并按要求完成报警功能。计数范围为一百，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：计数器光电传感器数码显示报警

目录摘要0

前言3

第一章设计内容及要求3

第二章设计方案4

第三章系统组成5

3.1 系统框图5

3.2 单元电路设计5

3.2.1 信号采集电路设计6

3.2.2 计数电路10

3.2.3 数码显示电路13

3.2.4 定数报警电路14

3.2.5 满百报警电路18

附录一总原理图19

附录二元件清单20

总结21

参考文献22

前言

工业生产中常常需要自动统计产品的数量，计数器在这里有其用武之地。而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，通常分为接触式计数器和非接触式计数器两种。本设计的光电计数器为非接触式计数器中的一种。

光电计数器采用光电传感器利用光学原理实现对物件的数目统计。光电式传感器是将光信号转化为电信号的一种传感器。它的理论基础是光电效应。这类效应大致可分为三类。第一类是外光电效应，即在光照射下，能使电子逸出物体表面。利用这种效应所做成的器件有真空光电管、光电倍增管等。第二类是内光电效应，即在光线照射下，能使物质的电阻率改变。这类器件包括各类半导体光敏电阻。第三类是光生伏特效应，即在光线作用下，物体内产生电动势的现象，此电动势称为光生电动势。这类器件包括光电池、光电晶体管等。光电效应都是利用光电元件受光照后，电特性发生变化。敏感的光波长是在可见光附近，包括红外波长和紫外波长。市场上的光电计数器采用的光电传感器有摄像头、光电管等，采用的光的种类有普通光和激光，可见光和不可见光等。本文采用的传感器为红外光电传感器。

第一章设计内容及要求

利用发光二极管和光敏三极管作为光电计数器的传感器进行计数，用数码管显示计数值，当数码管显示值与设定值相同时报警，此外计数器停止计

数，手动清除报警后可重新工作。发光器件和光接收器之间的距离大于lM；有抗干扰技术，防止背景光和瓶子抖动产生计数误差；每计数100，用灯闪烁2S指示一下。

第二章设计方案

为实现以上要求，本设计方案采用红外发射管采用直流供电，接收对管判断是否有物体通过光电门，并且当物体通过光电门时输出一个高电平，触发后面的加法计数器，使其加一，为简单起见，计数器为一组BCD码输出，输出由BCD-七段数码管译码器译码，输入至数码管显示。同时设有四位二进制数码比较器，由拨码盘预先设定一个数量，比较器时时将计数器输出与预设数字进行比较，当两者相同时，发出信号，使计数器停止工作，并且触发定数报警器工作，发出报警。

另此设计还有脉冲电路为红外发光二极管供电，使其发射红外脉冲，从而可以提高瞬时功率而使平均功率满足正常工作要求，从而可以加大光电门的宽度，以通过较大的物体。同时再增加一组BCD码，使计数范围加大，实现一百以内的计数。又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。

在此方案基础上，脉冲发射电路中采用的振荡器采用555构成的多谐荡器，其结构简单，便于调试。计数器本设计采用两块74LS190进行级联，实现模一百计数器。在定数报警电路中，采用两块74LS85实现两组BCD码的比较，报警方式采用蜂鸣器报警。在整百报警电路中，采用555构成单稳态触发器，实现两秒延时，闪灯由555多谐振荡器控制，实现大概每秒3次的闪

烁。

第三章系统组成

3.1 系统框图本设计采系统结构如下图1所示：

图1 系统框图

由图1可见，系统可分为信号采集、计数、显示、定数报警、满百报警四个功能块。

3.2 单元电路设计

3.2.1 信号采集电路设计

该电路主要由脉冲（方波）发生电路，光电转换电路，信号滤波比较电路组成。

脉冲发生电路为555构成的多谐振荡器，振荡频率大约为30KHz，555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件，它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级，它提供两个基准电压，比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器A1同相比较端和低电平比较器A2的反相输入端的参考电平为和。A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。

是复位端，当其为0时，555输出低电平。平时该端开路或接VCC。

是控制电压端（5脚），平时输出作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01μf的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。

T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路。

在本设计中，要求发光器件和光接收器之间的距离大于lM，这就需要增大发光器件的瞬时发射功率但又保证平均功率在正常工作范围内，这样只有缩短每次发光器件的工作时间，反映到脉冲发生电路即是减小脉冲的占空比。