工厂流水线模拟计数器.doc

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1、毕业设计（论文）（ 2010届）设计（论文）题目 工厂流水线模拟计数器 软件 办 学 点 （系） 淮安 电子工程系 专 业 应用电子技术 班级 07 电子大 学号 学生姓名同 组 姓 名 起讫日期 2009年11月20日12月30日 地点 指导教师 职称 工程师 2009年12月31日目 录摘要 关键字2第一章 引言3第二章 电路设计方案42.12.2 电路系统方框图、原理图42.3 电路工作原理7第三章 单元电路及仿真93.1直流稳压电源93.1.1 降压变压器93.1.2 整流电路及仿真电路93.1.3 滤波电路及仿真电路103.1.4 稳压电路及原理图113.1.5 电源指示电路123.

2、2 信号转换与整形133.2.1 NE555施密特触发器电路133.3 计数/译码/驱动和显示电路143.3.1 CD40110控制电路143.4 单稳态电路15第四章 PPROTEL 设计174.1 protel 设计过程及走线图174.2 protel 设计三维图20第五章 设计过程中的心得22第六章 毕业设计总结与体会、参考文献、实物照片23摘要电子计数器在科学技术领域、工农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要的作用。人类社会对电子计数器提出的越来越高的要求，电子计数器技术的发展和电子技术的高速发展密不可分，从而为现代科学技术突飞猛进则提供了坚强的后盾。本电路的制作是根据生活中的需要而设

3、计出来的一种计数器。它适用于工厂生产流水线的计数和产品的包装等方面，具有成本低、灵敏度高和制作简单等优点。该模拟计数器用于工厂流水线计数打包，马达（注：在设计过程中我们用大的黄色的发光二极管代替）的转动表示传送带传送物体通过红外线，在数码管上计数。当所需打包的物品计满12个时，传送带停止传送并发出报警，提醒工作人员打包。几秒后，打包完成，传送恢复工作，报警声停止报警，计数器重新计数，如此循环。系统用的变压器,是将220V的交流市电降为12V的安全电压，经过整流、滤波和7809集成稳压器稳压，输出+9V的直流电压,作为系统的供电直流电源。电路主要是通过输出+9V的直流电压来对各个小模块主控供电。

4、由红外线传感器检测产生模拟信号，通过NE555构成施密特触发器对传感器模拟信号进行波形整形，信号进入CD40110进行计数、译码、驱动数码管，最终通过数码管显示出来。当然，在我们的现实生活当中不可能不断的计数下去，我们还可以加锁存电路，锁住我们想要的数字。关键字：计数器、电源、整形、译码、驱动、锁存。第一章 引言电子计数器在工农业生产以及日常生活中的应用极为广泛，电子计数器设计的基本特征就是追求小型化、高稳定性、成本低、灵敏度高和制作简单。本电路的制作是根据生活中的需要而设计出来的一种计数器。它适用于工厂生产流水线的计数和产品的包装等方面，具有成本低、灵敏度高和制作简单等优点。该模拟计数器用于

5、工厂流水线计数打包，马达（注：在设计过程中我们用大的黄色的发光二极管代替）的转动表示传送带传送物体通过红外线，在数码管上计数。当所需打包的物品计满12个时，传送带停止传送并发出报警，提醒工作人员打包。几秒后，打包完成，传送恢复工作，报警声停止报警，计数器重新计数，如此循环。系统用的变压器,是将220V的交流市电降为12V的安全电压，经过整流、滤波和7809集成稳压器稳压，输出+9V的直流电压,作为系统的供电直流电源。电路主要是通过输出+9V的直流电压来对各个小模块主控供电。由红外线传感器检测产生模拟信号，通过NE555构成施密特触发器对传感器模拟信号进行波形整形，信号进入CD40110进行计数

6、、译码、驱动数码管。最终通过数码管显示出来。当然，在我们的现实生活当中不可能不断的计数下去，我们还可以加锁存电路，锁住我们想要的数字。该设计是本人和同学合作完成的，我具体负责软件部分的工作，主要是线路的总体规划、单元电路模拟仿真和线路板的设计等。第二章 电路设计方案2.1 电路系统方框图直流稳压电源信号转换电路信号整形电路反馈数码显示计数/译码/驱动单稳态马达驱动报警控制 2.2 电路系统原理图其放大图如下：注：出于安全考虑我们在设计中用9v电池代替直流稳压电源！如果实物运行成功的话再换上直流稳压电源！如下图所示：2.3 电路工作原理本电路由直流电源、红外发射管与接收管、NE555、CD401

7、10、数码管、CD4013等器件组成。主要功能是模拟工厂流水线的计数。（1） 直流稳压电源 市电经过变压器T1降压、整流二极管D1D4整流形成脉动的直流，再经过电容滤波形成直流电压，然后通过稳压块7809输出稳定的直流电压给后面的电路供电。（2） 信号转化与接收电路D6为红外线发射管、D7为红外线接收管。当红外线接收管受到红外线的照射时，其本身的电阻变得很小，呈低阻值。它与电阻R3串联后进行分压，可以根据信号的有无形成一系列的脉冲信号。当红外发射头与接收头中间没有物品挡住时，红外接收管接收到红外线的照射，呈现低电阻，这时与R3分压送出一个高电平信号。当有物体经过红外发射与接收的中间时，由于红外

8、线被挡住，红外接收管出现大的阻值，这时红外接收管和R3分压送出一个低电平信号。当物体过完之后又回到原来的状态。（3） 整形电路由于红外与发射传出的信号不完全是数字信号，它带有模拟的信号在里面。所以，在送到CD40110之前需先对它进行整形。整形电路时由NE555组成的施密特触发器，当信号小于1/3V时，施密特触发器输出为高电平；当信号大于2/3Vcc时，施密特触发器输出为低电平。所以，施密特触发器输出脉冲的数字信号，送到CD40110的个位显示的CPu端。（4） 计数/译码/驱动和显示电路由于CD40110集成了编码、译码和驱动三个为一体的强大功能，因此本电路不用编码电路。当CD40110接收

9、到信号的上升沿时，CD40110开始计数，经过它译码在数码管上显示相应的数值。在数码管显示9时，再来一个脉冲，个位的数码管就显示0，同时CD40110的进位端QCO有一个上升沿的信号给十位的CD40110的CPu端。这样就形成了两位的计数器。（5） 反馈电路数码管的十位显示范区为0时，相应的CD40110的输出端为高电压，D端的高电压通过电阻R7送至三极管Q2基极，使Q2导通，集电极输出低电平。在数码管由0到1时，相应的CD40110的D端为低电平，致使三极管Q2截止。同时个位的数码管显示为0，G端为低电平，直到个位的数码管显示为2时，G端由低电平变为高电平，此时的高电平通过二极管D9送至CD

10、4013的CK端。（6） 单稳态电路 当CD4013接收到从二极管D9送来的信号时，由CD4013组成的单稳电路开始延时。在Q端输出高电平送至三极管Q1基极，使Q1导通，蜂鸣声发出报警声。此时表示有一箱已装满，同时马达停止转动，计数器停止计数。在单稳延时过后，报警声停止，单稳输出为低电平，此时的低电平使三极管Q3导通，马达开始转动，计数器开始计数。直到又一箱装满后，开始下一轮的循环。 第三章 单元电路及仿真3.1直流稳压电源 本设计直流稳压电源部分由降压变压器、整流二极管、滤波电容器、集成稳压电路和电源指示电路组成。3.1.1 降压变压器 本设计所用变压器是利用电磁感应原理，将一个正弦220V

11、交流电压U1加在初级线圈两端，（红色线）导线中有交变电流并产生交变磁通，它沿着铁心穿过初级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。在次级线圈中感应出互感电势U2，（12V电压）同时交变磁通也会在初级线圈上感应出一个自感电势E1，E1的方向与所加电压U1方向相反而幅度相近，从而限制了初级电流的大小。为了保持磁通的存在就需要有一定的电能消耗，并且变压器本身也有一定的损耗，尽管此时次级没接负载，初级线圈中仍有一定的空载电流。 如果次级接上负载，次级线圈就产生电流并因此而产生磁通，方向与初级相反，起了互相抵消的作用，使铁心中总的磁通量有所减少，从而使初级自感电压E1减少，其结果使初级电流增大，如果不考虑变压器的

12、损耗，可以认为一个理想的变压器次级负载消耗的功率也就是初级从电源取得的电功率。变压器能根据需要通过改变次级线圈的圈数而改变次级电压，改变次级线圈导线粗细还可改变次级电流，但是负载消耗的功率是不能改变。3.1.2 整流电路桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。这种电路，要用4只二极管连接成桥式结构，便具有和全波整流电路同样的优点，见下图。当正半周时二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。当负半周时二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。在负载电阻上正负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。单相桥式整流电路的波形见下面仿真电路图及波形图。 （桥式整流电路）（仿

13、真波形） 在负载上得到整流直流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的。从图中还不难看出，桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，桥式整流电压是变压器次级电压0.9倍。3.1.3滤波电路 滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件电感器或电容器组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容，电感组成而成的各种复式滤波电路，本设计就是一个典型的电容滤波电路。 交流电经过二极管整流之后，方向单一了，但是大小（电流强度）还是处在不断地变化之中。这种脉动直流一般是不能直接用来给无线电装置供电的。要把脉动直流变成波形平滑的直流，还需要再做一番“填平取

14、齐”的工作，这便是滤波。换句话说，滤波的任务，就是把整流器输出电压中的波动成分尽可能地减小，改造成接近恒稳的直流电经过整流后的电源电压虽然没有交流变化成分,但其脉动较大,需要经过滤波电路消除其脉动成分,使其更接近于直流。 滤波的方法一般采用无源元件电容或电感,利用其对电压,电流的储能特性达到滤波的目的. 由于电抗元件在电路中有储能作用，并联的电容器C在电源供给的电压升高时，能把部分能量储存起来，而当电源电压降低时，就把能量释放出来，使负载电压比较平滑，即电容C具有平波的作用；与负载串联的电感L,当电源供给的电流增加（由电压增加引起）时，它把能量储存起来，而当电流减小时，又把能量释放出来，使负载电流比较平滑，即电感L也有平波作用。滤波电路形式很多，为了掌握它的分析规律，把它分为电容输入式（电容器C接在最前面）和电感输入式（电感器L接在最前面）。前一种滤波电路多用于小功率电源中，而后