毕业设计（论文）-基于红外发射—接收的转速测量系统.doc

武汉软件工程职业学院2008级毕业设计课题名称基于红外发射-接收的转速测量系统学生姓名学号班级光电0802班指导老师完成时间：2011年04月20日光电子与通信工程系目录摘要1第一章、引言2（一）、项目背景2（二）、设计思路2第二章、热释电红外探测防盗报警器工作原理3（一）、工作原理31、光电输入电路与接收电路32、脉冲形成电路43、计数器与显示电路5（二）、元器件选择71、电压比较器82、光耦合器103、计数器124、译码器145、数码管15（三）、试验现象18第三章、注意事项及制作心得19（一）、注意事项19（二）、制作心得20结束语21参考文献22附录23基于红外发射接收的转速测量系统第1页共24页摘要为了将机械或者人工计数方式变为电子计数，并且采用LED数码显示，我们探究了红外线发射与接收计数器。当有物体影响到红外二极管的红外线发射，通过集成电路来实现计数，它计数简单直观，可适用于诸多行业，以满足现代生产，生活方式的需求。关键词：红外线计数器LED数码显示脉冲基于红外发射接收的转速测量系统第2页共24页第一章引言红外发射-接收计数器是当有物体通过红外发射二极管VD1和接收管VT1之间时，红外线被挡住，从而引起电路电压的变化，通过电压比较器，光电耦合器件产生脉冲，控制计数器，计数器通过LED数码显示管显示。（一）、项目背景在电子技术飞速发展的今天，电子产品的人性化和智能化已经非常成熟。其发展前景仍然不可估量。如今的人们需求的是一种能给生产和生活带来方便的电子产品。在工农业生产中需要计数的产品很多，其给人们计数带来了很多麻烦。利用遮断式红外控制原理，通过红外发射器与接收器实现的计数器，给人们进行产品的自动计数带来了方便。（二）、设计思路红外线发射器发射红外线，接收器接收由物体阻挡或直射的红外线，进行计数。其应用红外先发射电路产生，向外发射头发射红外线，红外线接收直射或阻挡的红外线信号并有放大电路进行多级放大，通过计数芯片分析，计算出遮挡的次数，再由数码译码器翻译，通过动态数字显示方式显示被测物体遮挡的次数。基于红外发射接收的转速测量系统第3页共24页第二章红外线发射-接收技术器工作原理（一）、工作原理红外线发射-接收计数器的工作原理包括电源、光电计数和计数显示三大部分。1、光电输入电路与接收电路图2-1（1）、光电输入电路该电路由红外发射管和光电三极管组成。在该电路中，红外发射管VD1是由9V直流电源通过R1的限流直接驱动的，这是因为在该电路中，发射光与接收管固定安置且距离较近。因此红外发射管既不血药通过脉冲驱动来提高发射功率和增大发射距离，又不需要通过改变频率来区分控制频道.这种电路结构既满足了电路工作地需要，又使电路结构变的简单。（2）、光电三极管接收电路光电三极管3DU12将发射管发送来的红外光接收后转化为信号电压，并进行一级放大后输出由光电三极管的特性可知，当它受光照射时，集电极输出为低电平；当光被阻挡时，集电极输出立即变为高电平，阻挡物通过后输出又变为低电平。这就是说，当一个物体从光电三极管与红外发光管之间通过时，光电三极管的输出端会输出一个正向的脉冲电压，该脉冲的宽度与物体通过的速度有关。基于红外发射接收的转速测量系统第4页共24页2、脉冲形成电路该电路由两级电压比较器、光耦合器和晶体管开关电路等组成。电压比较器IC1-A、IC1-B由四电压比较器（LM339）组成，它的两个同相端作为比较基准端，并且被R3、R4分压后偏置于/2，既4.5V，作为比较器的参考电压。电压比较器在电路结构上相当于一个增益不可调的运算放大器，它有一个同相输入端（+）、一个反相输入端（）和一个输出端。如果以同相输入端作为比较基准端，则当反相输入端的电压小于基准端的参考电压时输出端为高电平，当反相输入端的电压大于参考电压时输出端为低电平。图2-2在该电路中，光电三极管的输出端与第一电压比较器IC1-A的反相输入端（）相连，第一电压比较器的输出端与第二电压比较器的反相输入端（）相连。平时，光电三极管受光的照射，输出端为低电平，这一低电平远小于参考电压（4.5V），所以IC1-A输出高电平。这一高电平加至IC1-B的反相端并且高于参考电压，使IC1-B输出低电平。IC1-B的输出端接光耦合器发光管的负极，使发光管发光，光耦合器4N35中的光电三极管导通，流过光电三极管的电流在R9上形成较高的电压降。这一电压经R9与R10分压后加至VT2的基极，使VT2导通，其集电极输出低电平。当接收光电管被物体遮挡后，它的输出端变为高电平，通过两级电压比较器放大和光耦合器的处理使VT2截止，他的输出端输出高电平。阻挡物一走过后，VT2又导通，其集电极又变为低电平。这样，每当光电三极管被物体遮挡一次，VT2的输出端就会形成一个由低变高、再由高变低的过程。当这个（由高变低的）过程发生后，开关管VT2的集电极就会输出一个脉冲电压，基于红外发射接收的转速测量系统第5页共24页这个脉冲的下降沿就可作为计数器的计数脉冲输入计数器的下降沿输入端。当物体从红外发射管与光电管之间一个个通过时，就会有一个个计数脉冲输入计数器，于是计数器就将通过的物体统计出来。3、计数与显示电路（1）、计数电路光电计数部分：当光敏三极管VT1接收到红外发光二极管VD1射来的红外光线时，其亮电流增大，内阻减小，集电极输出低电平。计算公式如下；Ig=SgEU(2-1)Ic=Ig(2-2)Uc=Vcc-R2*Ic(2-3)故光敏三极管集电极输出低电平。此低电平加到电压比较器IC2-B的反向输入端6脚，同时因IC2-B同向输入端5脚经过R3,R4电阻分压后，电压为4.5V，因此6脚电压小于5脚电压，IC2-B的7脚输出高电平。此高电平又加到比较器IC2-A的反相输入端2脚，使2脚电压高于同向输入端3脚的电压，比较器IC2-A的1脚输出为低电平，此低电平使光电耦合器内藏发光管亮，对应的光敏管导通，三极管VT2也导通，VT2集电极输出低电平。U5=R4/(R3+R4)*Vcc=4.5V(2-4)当有物体通过红外发射二极管VD1和接受管VT1之间时，红外线被挡住，VT1因无光照，其暗电流小于