江苏师范大学数电转速表实训报告

1、实习（设计）报告 电气工程及自动化学院 School of Electrical Engineering & Automation实习（ 设计） 科目电子技术综合课程设计实习实习 设计 指导 教师姓名职务所在部门实习设计 小组 成员实习设计要求实习设计任务说明：（ 1）本日志用于记录实习（设计）过程中的各项活动内容，要求学生必须填写具体、齐全、工整。第二篇 电子技术综合课程实习一 课程实习任务组装一台数字转速表二 电机转速表功能介绍当电动机转动时，我们人眼无法统计电动机单位时间转过的圈 数，即使电动机每秒钟只转过几圈，我们也无法准确的数数来得到电 动机每分钟转动的圈数。本套件就可以测量电动机每

2、秒转动多少圈， 最大测量范围为每秒 999 圈，简单的修改电路，还可以当做电子计数器来使用。如果要显 示更大的数字，用户可以自行增加 CD40110和数码管，按照原理图的 级联的方法进行跟多的级联。 每增加一级， 计数可增加 10 倍再加上 9。本制作采用 CD40110和 CD40106来实现电动机转速表功能， 其中 CD40110是加减计数，译码，驱动，锁存专用芯片，可实现十进制加 一，十进制减一，将计数值译成 10 进制 LED显示码，并驱动 LED。其 内部计数器和显示驱动是分开的， 受计数允许 （TE），清零复位（RST）， 显示锁存控制（ LE），其中计数器还有独立的加减输入端（

3、+-IN ）和 进（借）位输出端（ +-out ） , 本制作中，只需用到加计数，因此减计 数对地短接，借位输出留空。三 电路原理图以及工作原理分析3.1 转速表的原理图转速表原理图如下 图 16 电子转速表原理图3.2 转速表原理分析电机转速表测量的电机的转速，由于电机的电压为模拟量，需要驱动电路进行驱动，下图为直流电机的驱动电路：图 17 电机驱动电路如图所示电机驱动电路实际为三极管放大电路驱动，三极管的 UB 为：Ub Rw R22 VCC;Rw R22其中 Rw 为滑动电阻，则三极管的输入电压可调，从而控制电机转速；IaIb由于电机具有非线性， Ia 也为非线性。电机的测速有许多的方法

4、，有测电流法，有电压法，有光电法。 其中光电法最为简单，本套件采用光电法。其基本原理是，在电机的 轴上套有码盘，利用码盘上的光栅与发光二极管进行测速。下图为其 原理图：图 18 光电测速U5为光电编码器。光电编码器由发光二极管，光电三极管组成。当编码盘的光栅镂空部分转过发光二极管， 发光二极管发出的光就照射到光电三极管，光电三极管由截止变为导通， B1 由高电平跳转为低 电平，当光线被遮住，光电三极管则有导通变为截止，B1 由低电平跳为高电平。由此完成转速的测量。B1 输出到 CD40106的第一路反相器。由于光电三极管不可能完全工作在饱和或者截止状态， 另外由于 测量噪声的存在， B1 输出

5、的波形不是标准的方波，此信号不能直接作 为编码器 CD40110的计数脉冲，所以需要进行波形的整定与变换。下 图为波形整定部分：图 19 波形整定波形整定是利用 CD40106的第一路和第二路反相器组成滞回比较 器，阀值电压为 2.3V 和 2.6V ；此电压完全可以做到波形的整定，使 输出给 CD40110的 A1 为方波。测速需要计算单位时间脉冲数，而这个计数时间即为测速周期。 本套件的测速周期也由 CD40106电路组成。图 20 测速周期与控制信号反相器 5 将反相器的矩形波变成一个毫秒级宽度（由 C6、R25决 定宽度）的正脉冲；反相器 6 在反相器 5 正脉冲的上升沿产生一个毫 秒

6、级宽度的负脉冲（由 C7、R27决定宽度）作为 CD40110读取计数器 值让 abcdefg 显示并锁存， 反相器 6 在反相器 5 正脉冲的下降沿产生 一个毫秒级宽度的正脉冲（由 C8、R26 决定宽度）作为 CD40110计数 器清零的复位信号。本套件使用了 LED8段数码管， 使用 CD40110驱动，具体电路如下：CD40110为 10 进制译码，锁存，驱动一体的芯片，可以级联。四 芯片介绍4.1 CD40106 介绍CD40106是低功耗宽电压供电的 COMS芯片是带迟滞功能的 6 个反 向器，本套件采用的是 14脚 DIP双列直插封装的芯片，每个反向器 有具一个输入端和一个输出端

7、， 6 反向器占用了 12 个引脚，剩下的 14 脚为电源正极， 7 脚为电源负极，工作电压为 3-12V ，推荐工作电 压为 5-6V。下图为其引脚逻辑图：图 22 CD40106 引脚图CD40106实际就是反相施密特触发器。4.2 CD40110 介绍CD40110是加减计数、译码、驱动、锁存专用芯片，可以实现10进制加 1、10 进制减 1、将计数值译成 10 进制的 LED显示码、驱动 LED，其内部的计数器和显示驱动是分开的，受计数允许（/TE ）、清零复位（ RST）、显示锁存控制（ LE），其中计数器还具有独立的加 减输入端（ +-IN ）和进（借）位输出端（ +-OUT），本

8、制作中，只需 要用到加计数，因此减输入端 （-IN） 对地短路，减借位输出端（ -OUT） 留空。宽电压的 CD40110，16脚为电源正极， 8 脚为电源负极，工作电 压为 3-12V，推荐工作电压为 5-6V，其中 abcdefg 为 7 段 LED数码管的驱动输出，输出不能短路，接数码管需要接限流电阻，限流电阻的 大小一般为 200 欧到 2000 欧之间，电源电压高，限流电阻可适当取 大；采用高亮 LED数码管，限流电阻可适当取大；只有在电源电压较 低、采用普通 LED数码管或者大尺寸的数码管时，限流电阻可适当取 小。本套件采用 1K 欧的电阻为限流电阻。/TE 脚为计数器低电平允许脚

9、，如果该脚为高电平，计数器在有 输入信号时也会停止计数，本套件该脚接地，长为低电平，表示计数 器一直处理计数状态。RST脚为计数器清零脚。 清零，表示从 0开始计数， 允许计数时， +IN 输入一个脉冲信号，在上升沿就会进行 +1 计数，如果逢 9，+OUT 还会输出一个进位信号给高位计数器的 +IN；如果 -IN 输入一个脉冲信 号，在上升沿就会进行 -1 计数， 如果逢 0，-OUT还会输出一个进位信 号给高位计数器的 -IN ；这样就达到了多位数自动加减计数的效果。LE 为显示锁存，平时该脚为低电平时， abcdefg 的输出和计数器 的值是相等，如果计数器这时是 3， abcdefg

10、输出会让 LED显示成 3； 如果计数器加减计数变化成 5，abcdefg 输出就会让 LED显示成 5。当 LE 脚为高电平时， 这时，显示的数字就会固定不变， 不论计数器是加 还是减还是清零，显示的数字一律不变，就好象被“锁”住了一样。 下图为 CD40110引脚逻辑图：第三篇 总结一 心得体会两个星期的数电实习让我了解了数字系统设计的一般步奏和方 法，掌握了一些常用的芯片功能和他的功能表， 巩固了数电理论知识， 查找了平时学习的不足，为以后学习打下了一定的基础。在一开始的 设计阶段，在设计的过程中，由于缺少经验，刚开始基本不知道怎么 设计。在翻阅了理论书后，再结合自己设计的要求进行设计，慢慢的 有了头绪，一点点的将所学的知识串联起来，真真的做到了将所学的 知识用于平时的实践，做到了学以致用。在第二部分的练习部分