数字式红外测速仪-课程设计

数字式红外测速仪

一、设计技术指标与要求

1、用红外发光二极管、光敏三极管作为速度转换装置。

2、测速范围：10 – 990转/分。

3、三位数字显示，显示不允许闪烁。

二、设计目的和要求

1、设计目的

本课程设计是在前导性验证性认知实验基础上，进行更高层次的命题设计实验，要求学生在教师指导下独立查阅资料、设计、安装和调试特定功能的电子电路。培养学生利用模拟、数字电路知识，解决电子线路中常见实际问题的能力，使学生积累实际电子制作经验，目的在于巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用。

2、设计要求

1.以电子技术基础的基本理论为指导，将设计实验分为基础型和系统型两个层次，基础型指基本单元电路设计与调试，系统型指若干个模拟、数字基本单元电路组成并完成特定功能的电子电路的设计、调试；

2.熟悉常用电子仪器操作使用和测试方法；

3.学习计算机软件辅助电路设计方法，能熟练应用电子线路进行电路设计和印刷电路板的设计制作；

4.学习电子系统电路的安装调试技术；

5.拓展电子电路的应用领域，能设计、制作出满足一定性能指标或特定功能的电子电路设计任务。

三、实验原理构思

1、转速概念

转速是旋转物体的转数与时间之比的物理量,是描述各种旋转机械运转技术性能的一个重要参量。转速和频率有共同的量纲,都是单位时间内某一量值(脉冲个数、转数) 出现的次数,从理论上讲,转速值可以直接和频率值进行比对。测时计数是转速计量的基本方法。

测定一定单位时间内旋转物体转过的圈数即频率，可等价为所测旋转物体此时的转速。

2、光电式红外测速仪

经查阅资料知道目前在光电式转速表方面使用的检测装置有两种:

a. 采用转速标准装置,将定向反射纸贴于装置的测速盘上,由转速标准装置通过测速盘输出标准转速,进行检测。采用脉冲光源测

b. 速装置来检测光电式转速表。这类检测设备通常由频率信号发生器、频率计数计及一个发光二极管组成。两种检测装置的工作原理有质的差别。脉冲光源测速装置能否做为标准,在转速界争议较大。

本课程设计即可采用红外发光二极管和光敏三极管作为速度转换．（假可将红外发光二极管固定于旋转物体装置来测取旋转物体转速。

设为汽车车轮）定轴上，在转轴上安装一遮光板，在遮光板上可打一个小孔，在转轮旋转时，当发光二极管、小孔、光敏三极管在一条轴没有光通过。线上时小洞才有红外光通过，其他时间则由于挡板作用，光敏电阻接收红外光后转化为一个脉冲，产生一个脉冲则说明转一就可以知道圈。这样只需要测量一分钟内光敏三极管输出脉冲个数，车轮的转速了。

四、设计方案构思 1、方案一计数器译码转换被测旋转物体光电转换装置

显示

方案一流程图图-1

方案二2光电转换装置计数器被测旋转物体

显示时钟电路译码转换60s

图-2 方案二流程图

通过比较可知因为方案二加入了60s时钟电路，同时具备了时钟计数功能，每60s自动清零，停止计数，三位数码显示管示数即为所测旋转物体转速。所以本课程设计采用方案二进行设计。

五、设计原理及步骤数字式红外测速仪原理框图1、被测旋转物体光电转换装置计数器

60s时钟电路显示译码转换图-3 数字式红外测速仪原理框图

光电转换模拟电路2、

光电转换电路模拟图图-4

当遮光板上小洞当合上开关时，红外发光二极管导通并发射红外线，正好与发光二极管和光敏三极管在一条线上时，光敏三极管接收红外线，并产生一高电平脉冲信号，输出给计数器。

3、三极管产生的高电平信号波形图，如下图

三极管产生的高电平信号波形图图-5

实际使用时需用施密特触发器对三极管产生的高电平信号整形，同时

输出一高低电平信号。

图-6 施密特触发器

4、输出脉冲模拟计数

可用控制开关来手动模拟小洞转过一圈时输出一脉冲并计数情景，如下图上面显示管示数为2，下面显示管示数为3。

图-7 输出脉冲模拟计数

工作原理简述：原先显示译码器示数为2，合上开关A时输出一脉冲信号给计数器，断开时则显示译码器示数为3，即为一次脉冲一次计数。

如果用手动来合上断开开关并计时，而且需要计数一分钟在操作中很难实现，因此出现问题。

5、脉冲计数问题解决

可用555定时器产生1即1s脉冲信号接入计数器进行计数，计数器采用2个十进制计数器74160D实现2位计数,当计数到60，停止计数，实现一分钟定时功能。

6、1s脉冲发生器电路-555定时器

该555定时器产生1s时钟脉冲，用于下面计数器计数。

-555脉冲发生器电路定时器1s 图-8

7、六十进制计数器定时计数电路

图-9 60s定时计数电路

用555定时器输出1（1s）脉冲信号接入计数器进行计数，计数器采用2个十进制计数器74160D组成60进制计数器实现2位计数,当计数到60，即停止计数。

8、译码显示电路

图-10 三位译码显示电路图

采用了3片十进制计数器74160D，可对输入脉冲信号进行计数，输出结果即为所测转速。

而且计数至990时自动清零，即实现了测速范围（10~990转/分）。当计数为990时，给出低电平将三片74160D全部清零，以等待下一个脉冲信号重新计数。

六、数字式红外测速仪总电路图

数字式红外测速仪总电路图-11 图

总电路图在实际仿真中对原先电路图进行了一些改进，可自动实现一分钟计数功能，而原先总电路还需手动给脉冲信号，人工计时，故减少了工作量。

七、所用器件

红外发光二极管、光敏三极管各一片，