光电计数器的设计讲解

课程设计说明书

课程设计名称：数字电子技术基础课程设计题目：

学院名称：

专业：班级：

学号：姓名：

评分：教师：

20 年月

数字电路 课程设计任务书 13 － 14 学年 第 1学期 第 2 周－ 3 周

注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。

2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。题目

光电计数器的设计

内容及要求

〖基本要求〗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。

〖提高要求〗l)发光器件和光接收器之间的距离大于lM(提示：若距离较远可增大发光二极管的电流，这种情况下只能采用脉冲供电方法，此时有物体和无物体其输出频率会产生变化

2)有抗干扰技术，防止背景光和瓶子抖动产生计数误差

3每计数100，用灯闪烁2S 指示一下

进度安排 1. 仿真、画PCB 线路板图、领元器件：2天

2. 制作、焊接：2天3．调试：3天

3. 验收：1天

4. 提交报告：13-14学年第一学期3～7周

学生姓名：

指导时间：第2～3周

指导地点： 任务下达

13年 9 月 7 日 任务完成 年 月 日 考核方式

1.评阅 □√

2.答辩 □√

3.实际操作□√

4.其它□ 指导教师 系（部）主任

摘要

光电计数器的设计可对物件计数，计数物件速度可慢、可快，它在生产流水线包装数量控制等领域广泛应用，既节省劳动力又高效地完成任务。

设计采用模数结合电路。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，报警。当计数达到预设数目后，停止计数并报警，可手动清除报警。

关键词：计数感应报警

目录

前言 (1)

第一章设计要求 (2)

1.1 基本要求 (2)

1.2 提高要求 (2)

第二章系统组成及方案设计 (3)

2.1 系统组成 (3)

2.1 方案一 (3)

2.2 方案二 (4)

2.3 方案比较与选择 (4)

第三章单元电路的工作原理 (5)

3.1 光电转换电路 (5)

3.2 计数电路 (5)

3.3 报警电路 (7)

3.4 电路仿真 (9)

第四章组装、调试及测试结果与分析 (10)

4.1 焊接是特别要注意的几点： (10)

4.2 调试与测试结果 (10)

4.2.1 调试的步骤 (10)

4.2.2 调试中的问题 (10)

4.2.3 结果 (11)

第五章总结 (12)

参考文献 (13)

附录一元件清单 (14)

附录二总电路图 (15)

附录三方案一原理图 (16)

附录三电路仿真图 (17)

前言

21世纪是信息时代，是获取信息，处理信息，运用信息的时代。传感器是获取信息并对信息进行必要处理的基础技术，是获取信息和处理加工信息的手段，无法获取信息则无法运用信息。基于光电效应的传感器，光电式传感器在受到可见光照射后即产生光电效应，将光信号转换成电信号输出。它除能测量光强之外，还能利用光线的透射、遮挡、反射、干涉等测量多种物理量，如尺寸、位移、速度、温度等，因而光电式传感器是一种应用极广泛的重要敏感器件。光电计数器的设计是一种比较初级的利用光电传感器发出信号脉冲进行计数的一种简单光电系统。

光电计数器可完成小型的计数功能，可应用于小教室和小餐厅等小容量的场所，进行相应的计数功能，具有很大的实用价值。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。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。本次设计的光电计数器为非接触式计数器中的一种。

在该光电计数器中，计数的过程其实是获取脉冲源的过程，首先遮挡物遮挡光电传感器产生一下降沿，拿掉遮挡物产生一个上升沿，使计数器得到一个脉冲进行计数。之后计数器输出一个信号输入到译码器中，由译码器控制数码管的显示，数码管最大显示99。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，可手动解除报警。

整个电路的设计先借助于仿真软件proteus仿真，得到了预期的结果，而后依据仿真图在实验室焊接、调试，实现了预定的功能。

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第一章设计要求

1.1 基本要求

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。

1.2 提高要求

l)发光器件和光接收器之间的距离大于lM(提示：生于距离较远；需要增大发光二极管的电流，这种情况下只能采用脉冲供电方法，此时有物体和无物体其输出频率会产生变化

2)有抗干扰技术，防止背景光和瓶子抖动产生计数误差

3)每计数100，用灯闪烁2S指示一下

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第二章系统组成及方案设计

根据设计要求，方案的设计与制作过程都分为三个部分：产生脉冲源、两位十进制计数、报警。

2.1系统组成

本电路设计的系统框图如图3.1所示。

图3.1系统设计原理框图

2.1方案一

第一部分：产生脉冲源。根据设计要求利用发光二极管和光敏三极管产生光电转换信号，并经过555单稳电路输出稳定的脉冲源。

第二部分：两位十进制计数。利用CD4518芯片进行串行计数，将设计的低位输出的4Q接高位的使能端，使得CD4518芯片的两位十进制输出端位有高低之分，再用CD4511芯片译码，将译码结果输出给共阴数码管。同时通过CD4511芯片的LE锁存控制端，使译码器的输出在99的时候停止。而用CD4518芯片的1引脚CK端进行清零操作。

第三部分：报警，使用NE555芯片多稳震荡电路。将NE555芯片的4引脚当做电路的开启端，当4为高时，芯片开始工作，此时NE555与外围电路构成多谐振荡，实现发光LED的闪烁，蜂鸣器报警的作用。

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