红外计数器

红外计数器设计报告

学院：机械与电子工程学院

班级：10应电1班

小组成员：

指导老师：

关键字：红外发射与接收 555定时器可逆计数器数码管

目录

一、系统设计3

1、总体设计思路 3

2、主要电路原理分析 4

（1）电源模块 4

（2）光电输入电路的设计 4

（3）计数器 5

（4）显示电路 5

（5）稳定模块(防止抖动和调节灵敏度) 6 二、系统测试10

三、结论11

四、心得体会

五、附录12

一、系统设计

1、总体设计思路

红外计数器电路的工作原理是：该电路由光电输入电路，脉冲形成电路和计数与显示电路等组成，利用被检测物对光束反射，从而检测物体的有无。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。红外对射管将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。每当物件通过红外对射管中间一次，红外光被遮挡一次，光电接收管的输出电压发生一次变化，这个变化的电压信号通过放大和处理后，形成计数脉冲，去触发一个十进制计数器，便可实现对物件的计数统计。

根据题目的要求，结合考虑过确定了此系统的设计方案，图B-2-1所示即为此

系统原理框图

它包括脉冲发生器、计数器、、显示电路等几个模块组成。计数器完成99次

计时功能，译码显示当前的计数值。

2、主要电路原理分析

（1）电源模块。

5V稳定直流电，作为光电输入电路、脉冲形成电路(比较器)和计数电路与显示电路的工作电源.

（2）光电输入电路的设计。

1 ：红外对射管的工作原理

利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外线又称红外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。任何物质，只要它本身具有一定的温度（高于绝对零度），都能辐射红外线。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏度高，响应快等优点。

红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路。光学系统按结构不同可分为透射式和反射式两类。检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和光电检测元件。热敏元件应用最多的是热敏电阻。热敏电阻受到红外线辐射时温度升高，电阻发生变化，通过转换电路变成电信号输出。光电检测元件常用的是光敏元件，通常由硫化铅、硒化铅、砷化铟、砷化锑、碲镉汞三元合金、锗及硅掺杂等材料制成。

2：光电输入电路

红外对射管将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。每当物件通过红外对射管中间一次，红外光被遮挡一次，光电接收管的输出电压发生一次变化.

3：光电输入电路原理图

（3）波形变换（1）NE555介绍1地GND

2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

555引脚图

（2）施密特触发器（脉冲整形电路）

施密特触发器是数字系统中最常见的的电路之一，它可以将缓慢变化的脉冲波形变换成数字电路中所需要的矩形脉冲，他的触发方式是电平触发。

施密特触发器构成的整形

（3）计数器

74LS192是同步十进制计数器，具有进位和借位输出端。当需要进行多级扩展连接时，只要将前级的端接到下一级的CP +端，端接到下一级的CP -端即可。

74LS192功能表：

此系统计数器由两片74LS192制可逆计数器构成。秒脉冲接在个位计数器的减脉冲输入端，利用个位的减借位位与十位计数器相连，实现计数器之间的级联。 利用预置数端LD 实现异步置数，利用清零端MR 实现直接清零。

计数器电路连接图如图B-2-4所示

（3）显示电路

显示电路由译码器74LS48与7段共阴数码管组成。

74LS48输入信号为BCD 码，输出端为a 、b 、c 、d 、e 、f 、g 共7线，另有3条控制线。LT 端为测试端，当0=LT 时，无论输入端A 、B 、C 、D 为何值，a ～g 输出全为高电平，使7段显示器件显示“8”字型，此功能用于测试器件。RBI 端为灭零输入端。在1=RBI ，条件下，当输入A 、B 、C 、D=0000时，输出a ～g 全为低电平，可使共阴LED 显示器熄灭。但当输入A 、B 、C 、D 不全为零时，仍能正常译码输出，使显示器正常显示。RBO 端为消隐输入端。该输入端具有最高级别的控制权，当该端为低电平时，不管其他输入端为何值，输出端a ～g 均为低电平，这可使共阴显示器熄灭。另外，该端还有第二功能——灭零信号输出端。当该位输入的A 、B 、C 、D=0000时，此时输出低电平；若该位输入的A 、B 、C 、D 不等于零，则输出高电平。

显示电路原理图如图B-2-5所示，三个控制端口全部接高，只用74LS48的译码输出功能，74LS484个输入端连接74LS192计数器的输出端，7个输出端连接7段数码管a~g 输入端。

图B-2-5 74ls48功能表

数码管

该实验电路采用的是共阴数码管，显示0~99的数字。

三、系统测试

2、测试结果

在调试中，遇到了以下几个问题：

①接通电源后，挡住光电开关，但是数字显示管不会计数；②电路焊好后，出现的错误是：LED的f段不能亮，而且不能正常计数，输出端不能正常输出脉冲。

对应解决方案：

①检查电路，查看电路是否有引脚接通的现象，即用万用表检查是否有引脚接通，而导致数码管总是多亮一段；

②光电开关可能正负极接反了，延长释放电流的时间，以保证障碍物有足够时间通过第二个红外计数器；

⑦用万用表测试各条接线的电压，发现芯片的接线错误，因此LED的f段不能正常发亮，LED显示器也不能正常计数以及开机清零。

三、结论

1、能够实现非接触式的计数统计功能；

2、电路基本要求内含红外发射和接收装置、计数显示；

3、技术指标：a) 计数器能从0计数至99 b）红外对管距离要不能达到3cm以上。

四、心得体会

1、了解常用传感器的原理和应用，以及传感器使用的注意事项及各种测试中不同传感器的选择方法。

2、培养具有综合应用相关知识来解决测试问题的基础理论；

3、培养在实践中研究问题，分析问题和解决问题的能力；