传感器课程设计任务书《光电计数器设计》

传感器课程设计（报告）任务书

Ⅰ、课程设计（报告）题目：

对生产线产品计数的光电计数器设计

Ⅱ、课程设计（论文）工作内容

一、课程设计目的

1、通过传感器，电子技术基础（模电、数电）课程的学习，使学生在掌握基本

理论知识的基础上，学会常见电子集成器件的使用。

2、通过设计一个传感器计数系统，使学生了解电子电路设计的方法、步骤；学

会元器件的选用；学会用软件仿真验证设计方案的正确性；培养综合运用知识和独立开展实践创新的能力。

3、通过搭建调试电路，进一步熟悉相关仪器设备的使用。

4、通过绘制电路图，熟悉ewb的使用，扩充专业知识技能。

5、规范化训练学生撰写技术研究报告，提高书面表达能力。

二、课程设计任务与要求

1、基本部分：

1）由光电传感器实现产品监测；

2）由计数器对脉冲信号计数，计数结果经LED显示；

3）计数范围0~99，电路具备自动清零功能。

4）根据要求设计电路，画出原理图，用EWB仿真，验证设计方案；

2、发挥部分：

1）计数结果要求实现十位数的动态“零消隐”，即：当计数结果不超过10时，十位数的那个数码管无显示；

2）报告第三部分给出其他设计方案，画出仿真实现的电路图，并与参考方案对比分析。

三、课程设计考核

平时20%；验收40%；报告40% （必须手写）

四、时间及进度安排

18 周周一：上午（教室）讲解时间安排和任务

周二——周三按照课程设计任务要求搜集设计资料并分组或个人设计系统电路。

18周四至19周周二根据设计电路原理图分组动手安装实践。

19周周三，周四检查调试结果。

评定成绩

19周周五撰写传感器课程设计报告。

第一章系统设计

第一节设计任务及总体方案

该计数器系统总体设计方案较为简单，用光电感应器实现对生产线产品的数量的采集，传输信号脉冲，通过4518计数器进行计数，计数范围是0～99，通过4511七段译码器进行译码，输出信号给LED数码管进行显示。其中，个位计数器的进位标志位接到十位计数器的计数控制端CET和CEP控制十位计数器工作计数，因为4518是十进制计数器，计数的结果是BCD码0000～1001，经过译码器数码管后显示的十进制00～99。，

实际情况下，生产线上产品每经过光电传感器，信号就会有一个上升沿信号作为时钟信号，控制计数器工作，同时计数开始，可以连续实现对100个产品进行计数，如需重新开始，只要按下清零按键就能重新计数。

第二节光电计数器系统简介

一、计数器系统的基本特点

本系统具有体积小、硬件少、电路结构简单及容易操作等优点。本计数器可将机械或人工计数方式变为电子计数，并且采用LED数码显示，简单直观，可适用于诸多行业，以满足现代生产、生活等方面的需求。随着生产技术的不断改善和提高，在现代化生产的许多场合都可以看到计数器的使用。本计数器具有低廉的造价以及控制简单等特点。

该系统还具有以下特点：

1、该系统具有自动清零功能，计数到99自动清零。

2、该例光电触发式计数器只有两位数，但通过级联可以扩展为四位，甚至多位

3、当产品数目是99的个数时，发出报警（蜂鸣器响）。发出报警（蜂鸣器响）。

二、计数器系统的组成

1、光电传感器 选择一种光电传感器，能够实现光电转换，查询资料并介绍其原理。

2、4518

⑴ 、个位计数器

时钟脉冲给的是比较器的输出信号，计数器自上电起一直处于计数状态，每当有产品经过光电对管之间时，计数器的CP 端就接收到上升沿信号，开始计数。进位输出端接到十位计数器的技术控制端CEP 和CEP ，四个输出引脚的信号作为七段译码器的输入信号。

⑵ 、十位计数器

时钟脉冲给的是比较器的输出信号，计数器的CP 端就接收到上升沿信号时，还不能进行计数，只有当个位的计数溢出时，CEP 和CEP 端才高有效，进行计数。 4518引脚功能表： 见数电实验指导书 3、

CD4511

译码显示器

图2.1 CD4511 管脚图

其电路原理如下：

CD4511是一个用于驱动共阴极LED （数码管）显示器的BCD 码—七段码译码器的特点：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显示其中a b c d 为BCD 码输入，a为最低位。LT为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。BI为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时，B1端应加高电平。另外CD4511有拒绝伪码的特点，当输入数据越过十进制数9(1001)时，显示字形也自行消隐。LE是锁存控制端，高电平时锁存，低电平时传输数据。a～g是7 段输出，可驱动共阴LED数码管。另外，CD4511显示数“6”时，a段消隐；显示数“9”时，d段消隐，所以显示6、9这两个数时，字形不太美观，若要多位计数，只需将计数器级联，每级输出接一只CD4511 和LED 数码管即可。所谓共阴LED 数码管是指7 段LED 的阴极是连在一起的，在应用中应接地。限流电阻要根据电源电压来选取，电源电压5V使用510Ω的限流电阻。（此次设计可不接）4、数码管

数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管，数码管是共阴极数码管，译码器的输出端接到数码管的输入端。本设计提供的为LED数码管（共阴极）。其引脚图相关指导书可查。

三、电路整体原理

系统采用光电感应器实现对产品的数量的采集（由红外发射管发出红外信号，红外接收管收到红外信号使接地支路导通。当红外信号被阻挡时，接地支路阻断，由于电压变化，电路向cp端输出一个脉冲），将信号传送到4518计数器进行计数，计数范围是00～99，配合4511七段译码器进行译码，输出信号给LED 数码管进行显示。其中，个位计数器的进位标志位接到十位计数器的计数控制端CET和CEP控制十位计数器工作计数，因为4518是十进制计数器，计数的结果是BCD码0000～1001，经过译码器数码管后显示的十进制00～99。实际情况下，生产线上产品每经过光电传感器，就会有一个上升沿信号作为时钟信号，控制计数器工作，同时计数开始，可以连续实现对100个产品进行计数，如需重新开始，只要按下清零按键就能重新计数。

自画原理图

1、元器件赋值

连好所有的线以后,要对元器件进行赋值鼠标右键单击所需赋值的元器件的图标，可以选定该元器件，使图标红亮，再单击鼠标左键出现对元器件属性的设置。

2、实物焊接

当在仿真软件仿真成功后，接下来，利用实物进行焊接，按上述的实验原理在电路板上摆放好每个元件的位置，把每个元件焊接起来。焊接完成后，在实物板的电源正极和负极接入稳压器中，调节好合适的电压，观察7段数码显示器的计数情况，如果不能正确计数，要对实物电路进行调试，直到能够正确计数为止，则该课程设计是成功的。