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1、专业技能训练 3 课程设计报告设计课题： 模拟饮料易拉罐自动计数且数显计数装置设计专业班级： 12 电信本 1 班学生姓名：钟吉森学号：指导教师：120802054李秋生设计时间： 2014.7.1-2014.7.9模拟饮料易拉罐自动计数且数显计数装置设计一、设计任务与要求选取必要的元件， 设计、制作能对大、 小饮料易拉罐自动计数且数显计数的模拟装置。生产单位常采用红外自动计数装置， 将装有饮料的易拉罐放在马达带动的传动带上，在传动带运动的过程中让每罐易拉罐依次同一方向地穿过红外发射、接收系统，形成计数脉冲，然后计数脉冲经电路加工、计数，再数显易拉罐计数结果，则就知道其生产量。（1）设计所需的
2、直流电源。作品接入电源，电源指示灯（绿灯）亮。手动清零，显示“0”。（2）能区分大小饮料易拉罐（用校园卡模拟，长边通过时模拟大易拉罐，通过一次亮一次红灯，短边通过时模拟小易拉罐，通过一次亮一次绿灯） ，并分别用一位数码管显示计数，计数从 0-8，超过 8 以后计数停止，必须清零方可新一轮计数。（3）制作时将红外发射、接收系统安置在作品的万能板或PCB板上，二者保持 1cm 的距离。二、方案设计与论证1方案设计方案论证：通过红外发射接收系统， 当有物件经过时遮挡住发射管， 接收管电平降低，从而实现电信号的转换，通过 555 组成的斯密特触发器对信号脉冲整形，输入到 CD4011计数和译码。三、单
3、元电路设计及相关元器件介绍1、 红外对管红外对管是线发射管与光敏接收管的组合，接收管将号（不可见光）转换成电信号一般是接收、 放大、解调一体头，红外信号经接收管解调后，数据“0”和“ 1”的区别通常体现在高低电平的时间长短或信号周期上。透明管为红外发射，黑色管为接收，当两者之间有遮挡物时黑色管输出为高电平。2、CD40110CD40110 为十进制可逆计数器 / 锁存器 / 译码器 / 驱动器，具有加减计数，计数器状态锁存，七段显示译码输出等功能，并能直接驱动小型七段LED数码管。R（ 5 脚）为清零端， R1 时，计数器异步清零。CP为时钟端， CPu（9 脚）为加法计数时钟， CPD（7
4、脚）为减法计数时钟。 Qco（ 10 脚）加计数进位输出，QBO（ 11 脚）减计数借位输出。TB（4 脚）为触发器使能端， TE0 时，计数器工作， TE1 时，计数器处于禁止状态，即不计数。LE（6 脚）为锁存控制端， LE1，显示数据保持不变，但它的内部计数器仍正常工作。a， b，c，d，e，f ，g（1，15，14，13，12，3，2 脚）为信号输出端，与七段显示器连接3、555 脉冲整形电路（斯密特触发器）vi: vi2 VCC时,3R0, S 1,vo为低电平vi: vi1 VCC时,3R1, S 0,vo为高电平该电路的主要作用是脉冲整形4、LED数码管将多只 LED的阴极连在一
5、起即为共阴式， 而将多只 LED的阳极连在一起即为共阳式。以共阴式为例，如把阴极接地，在相应段的阳极接上正电源，该段即会发光。当然， LED 的电流通常较小，一般均需在回路中接上限流电阻。 设计要求计数到 8 停止，然后手动清零。用四输入与非门作为选择数字 8 的特性段位作为反馈信息输入到40110四脚停止计数，特性段位为bceg。四、功能原理图及说明2、说明两个红外感应系统竖直安放，单独下部分红外接收装置为小（矮）易拉罐信号输入端，当矮易拉罐只遮挡住下边红外系统时输出高电平信号，另一脚输入为高电平经过异或门后，同高为低从而触发555 产生标准脉冲，当大易拉罐（高）经过时会遮挡住两个红外接收系
6、统，上边红外系统经过一个反向器转换为低电平从而触发 555 脉冲整形，上边计数，于此同时上边产生的低电平信号反馈到下边异或门输入端，阻止了下边计数器计数，从而区别开了大小高矮易拉罐。2部分清单表附：可调式直流稳压电源元件清单如下元件序号型号主要参数数量单价U1保险管1A1T1变压器12V1D1D6二极管 1N4007U RM 1000V ,1A8LED1、2发光二极管2C1、 C2电解电容3300uF/50V2C3、 C4电解电容0.22uF/50V2C5、 6电解电容10 uF/50V2C7、 8电解电容0.1 uF/50V2C9、 10电解电容0.47uF/50V2U3三端口稳压器 LM7
7、912-12V1U2三端口稳压器 LM7812+12V1U2三端口稳压器 LM3171.2537V1R1.R2、R4电阻1K若干R5电位器5K1功能部分元件清单元件型号参数数量单价R2R210k1R4,R8R4,R83302C350v0.1uf50v0.1uf1U2,U340110401102U45555552U574LS0074LS001U174LS2074LS201U1074LS8674LS861D1，D1LEDBLUE,RED2IRL1,IRL2红外接收发送3. 实际焊出电路板图：（ 1）电路板正面(2) 电路板反面五、安装与调试1. 直流电源的安装首先在变压器的原边接入保险管，以防电路
8、短路损坏变压器或其他元器件，各元器件按理论电路图正确焊接，注意布局紧密，不出现虚焊或漏焊。先选好适当大小的电路板，再合理布局。2. 主要电路的安装安装：根据电路图安装电路，图中反向器用二输入与非门74ls00 代替，尽量排布均匀对称美观，但也不能影响电路性能，要求简明，易检测。图布局好电路，之后焊接好电路板。静态调试：用万用表对电路板进行静态测试，目的主要是为了防止虚焊或者漏焊。动态调试：性能测试与分析。 接通电源，在实验板上可以看到应得的实验结果，能区分大小饮料易拉罐（用校园卡模拟，长边通过时模拟大易拉罐，通过一次亮一次红灯，短边通过时模拟小易拉罐，通过一次亮一次绿灯），并分别用一位数码管显
9、示计数，计数从0-8 ，超过 8 以后计数停止，必须清零方可新一轮计数。六、结论与心得此次课程设计老师给了参考图， 给出的参考图只有一个红外感应系统， 只实现计数功能但并没有区别大小功能， 经过和同学的激烈争论和探讨做出了如上设计，理论上此设计完全可行， 在思考问题的时候， 很多同学受出题者大小长短边的影响，再加上手工电路板的平面特性总是的局限于两个红外系统水平放置， 当从大小易拉罐直径差异来区分时， 同学们即使加了异或门作为区别还是产生了怀疑，因为当水平放置时， 大易拉罐缓缓而过两个红外系统总有一次单独遮挡的时候，这时异或门并没有使下边计数器停止， 反而会紧跟其后加一。 当我们考虑大小易拉罐
10、，高矮区别时这个问题完全不存在，大易拉罐同时驶离两个红外系统，这就不存在两端信号不同步的问题，因此，此次课程设计思维很重要。建议：此次课程设计实用性很强，意义很大，实际要实现设计要求并不难，如果老师能够稍微点拨， 我们将进行的更加顺利， 此次课程设计安排在放假前几天同学们回家心切， 不在状态。并不能很好很用心的去理解和探究， 大家都做的比较潦草，错误很多。建议老师对此稍加重视。七、参考文献1、电工电子实践指导 （第三版），王港元主编，江西科学技术出版社（2009）2 、电子技术基础实验研究与设计 ，陈兆仁主编，电子工业出版社（2000）3 、彭介华 编 电子技术实验与课程设计高等教育出版社（2000 ）4、生产线自动计数器的制作江西省第18 届电子设计制作大赛5、电子技术实验与课程设计赣南师范学院物理与电子信息学院编；
