光电计数器课程设计实验报告

皖 西 学 院

课程设计报告书

系别：机械与电子工程系

专业：电子信息科学与技术

学生姓名：学号：

课程设计题目：光电计数器

起迄日期: 12月10日~12 月22日课程设计地点:教学实验楼B楼

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前言

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。

本作品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、数码显示电路三个模块，分别实现对通过光电门的物体感应，计数，显示。计数范围为一百，可以预设计数数目，当计数达到设定后，闪灯报警两秒。

在光电计数部分我们考虑到脉冲信号的稳定度、方便检测是否能够产生脉冲信号，因此在电压比较器和NE555之间我们选择了NE555，又要利用遮断式红外控制原理对通过的物件计数，为了感应良好，我们使红外发光管与光电接收管相对安放。本计数器可实现0～99的计数显示。

每当物件通过一次，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。

作品电路主要采用常用分立元件和小规模集成电路，结构简单可靠，能够提供准确的统计值，成本低廉，实用性强，二次开发性高

目录

前言 (2)

第一章设计内容及要求 (4)

1.1 本次课程设计应达到的目的 (4)

1.2 本课程设计课题任务的内容和要求 (4)

第二章设计方案 (5)

2.1 设计思路 (4)

2.2 方案选择 (4)

第三章系统组成 (6)

3.1 系统框图 (6)

3.2 单元电路介绍 (6)

3.2.1 信号采集电路 (6)

3.2.2 计数电路 (7)

3.2.3 数码显示电路 (9)

3.2.4 满百报警电路 (11)

3.3 调试与测试结果 (12)

第四章实验总结 (13)

第五章参考文献 (14)

附录一电路原理总图 (15)

第一章设计内容及要求

1.1 本次课程设计应达到的目的

1、综合运用相关课程中所学到的理论知识去独立完成某一设计课题；

2、通过查阅手册和相关文献资料，培养学生独立分析和解决问题的能力；

3、进一步熟悉常用芯片和电子器件的类型及特性，并掌握合理选用器件的原则；

4、学会电路的安装与调试；

5、进一步熟悉电子仪器的正确使用；

6、学会撰写课程设计的总结报告；

7、培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。

1.2 本课程设计课题任务的内容和要求

1、发光器件和接收器件之间的距离大于1m；

2、有抗干扰技术，防止由于抖动产生的误计数；

3、每计数100，用等闪烁2s指示一下；

4、LED数码管显示计数值。

第二章设计方案

2.1 基本思路

我们的设计思路是将基本部分与发挥部分统筹考虑，进行方案设计。第一、光信号的采集，光能否被接收会产生不同的信号，将其转换成高低电平；第二、计数器记录高低电平的变化，实现计数功能；第三、计数器计满后，输出信号通过单稳态触发器与多谐振荡电路，产生2秒延时。

2.2 方案选择

方案满足设计的基本要求，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。同时有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。在该方案的具体器件选择上，又有许多方案，如脉冲发射电路中采用的振荡器有多种选择，可以采用元件构成，也可以采用集成电路构成，为简化电路，本设计采用555构成的多谐荡器，其结构简单，便于调试。在计数器方面也有多种选择，计数器种类繁杂，有同步的，有异步的；有十进制的，有十六进制的，在满足要求的基础上，为尽量简化电路，减小各模块之间的联系，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74LS84实现两组BCD码的比较。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。整个设计中对频率、定时的要求不高，555完全能够胜任。

第三章 系统组成

3.1 系统框图

图3.1 系统框图

3.2 单元电路介绍 3.2.1 信号采集电路

图 3.2 信号采集电路

光检测 十进制计数器BCD 码

BCD 码－七段译码器

数 码 管

发光报警

该电路主要由，光电转换电路，迟滞比较电路组成。

光电转换电路采用红外发光二极管和光敏三极管作为光电转换传感器，采用典型电路，如图3.2。

图3.4方波产生电路

如图3.4所示为双向限幅方波产生电路。

如图可知光电转换电路输出信号在无物件遮挡住光线时，输出含有直流交流分量的信号，再有物件遮挡光线时，输出是一电压较低的直流信号。因此通过迟滞比较电路，可以将两种信号转换为不同电压的直流信号，再通过一定阈值的比较器，可以将两种信号转换为数字电路中的高低电平，从而控制后续电路。3.2.2 计数电路

计数电路主要采用计数器统计信号采集电路输出的脉冲个数，实现对物件计数的功能。为了使电路简单化，减少其它器件的使用，通过查看各种计数器芯片的技术手册，选取74LS190该电路的计数器。