红外反射式计数器电路设计

1、电子电路实验设计报告红外反射式计数器电路设计摘要：本报告详细介绍了利用NE555芯片的多谐振荡电路作为发射部分，用常用芯片LM324组成的过零比较电路将小信号放大成完美的方波，送入可连续触发的SN74LS123N芯片产生单脉冲作为加减计数芯片HCF40110BE的触发信号，从而驱动数码管显示计数。关键词：仿真，整流，滤波，占空比，波形图，单稳态，多谐振荡一、 实验目的：1 进一步掌握数字电路和模拟电路课程所学的理论知识。2 熟悉常用元器件知识，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。3 了解电路设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。 4. 学会对所设计电路的软件EWB5.0仿真

2、过程。6了解protell99 SE设计电路和了解绘制PCB板过程；5. 培养认真严谨的学习态度和实际动手能力；7. 培养遇到问题，分析原因，查找原因的能力，以及独立解决问题的能力； 8学会独立查阅资料，自主学习的能力，以及设计创新的能力；二、 设计题目要求：1.反射式计数有效距离>=5cm，反射一次计数一次；2.计数灵敏度>=10ms；3.能够日光灯的干扰；4.设计成本低，工作稳定，元器件实验室有或是容易买到，用到的元器件要尽量少；5用万用板搭接电路或是制作PCB板，元件布局均匀，集成芯片要用底座；6要有方案的对比，从而分析各个方案的优缺点；7设计报告应该详细具体,参数要实事求是

3、;三、 总体方案的设计与选择：1总体方案的设计经过分析问题及初步的整体思考，二种可行性方案：方案一的电路图发射部分如右所示：方案一的接收电路的前半部分电路（后面的显示电路相同，省略）如图：（555的OUT经电阻送入 HCF40110的9号引脚）方案一的总体电路共分六大块主体框图如下：555多谐震荡器1、发射电路部分2、接收电路部分高通滤波器3、用LM324对小信号放大电路部分目的：整成直流4、整流电路部分低通滤波器5、555单稳态电路部分目的：使接收到的信号形成单一的脉冲，以便HCF40110芯片在上升沿做加法计数，是数码管显示出来。6、显示电路部分方案二：总体电路共分五大块。主体框

4、图如下： 555构成的多谐震荡器及其8550的射极功率放大电路1、发射电路部分2、接收电路部分高通滤波器3、用LM324过零比较电路部分输出理想的方波信号4、可连续触发的双Q 触发器电路部分受到反射信号时就只输出一个脉冲（此时的脉冲宽度应设置的比输入时的大）5、显示电路部分2总体方案的选择方案二与方案一最大的不同就在，后者将整流电路与单稳态电路两种功能融合在一起，且原理相对简单。如此设计，其优点在于：设计思想比较简单。元件种类使用少，且易于组装电路。难点则是：SN74LS123N芯片没有接触过，是一次新的尝试和学习过程，包括此芯片的逻辑功能表，引脚图，其工作电压范围，以及外围电路的连接方法和参

5、数设定等等，都是新的内容。但只要勤于好学好问，谨慎认真，就不容易出错。且采取方案二元件使用少，也便于组装和调试，同时由于电路连接简单，则势必会减少一些不定对电路的干扰。虽然应用原理已经成熟的方案一，一定可以做出实验要求的结果，但学习是个新东西的过程，我们还选择了连线少，易于组装和调试，但须查阅SN74LS123N.pdf芯片资料的方案二。五 单元电路的设计1.发射电路部分 555构成的多谐震荡器及其8550的射极功率放大电路 电路图如下：2.1接收电路及其高通滤波电路部分，电路如下： 2.2过零比较电路部分电路图如下：2.3可连续触发的双Q 触发器电路部分电路图如下: 2.4数码管显示及其复位

6、清零电路 由一片HCF40110BE加上适当电容及电阻实现。电解电容取：2.2f 电阻取：10 k 300电路图以及HCF40110BE的引脚图如下：五、总体电路图SN74LS123N输入输出波形对照图如下:SN74LS123N连接图：SN74LS123N引脚图如右图：SN74LS123N功能表：SN74LS123N输出脉宽的计算：六、实验数据（工作电压=5V，室温 20摄氏度）感应反射有效垂直距离：约22cm （SN74LS123N工作电压U范围4.75V5.25 基本电压是5V）过零比较器的输出波形占空比Q=1.2/4.00.3数码管ag的电压U4.32V发射脉宽T=(10K+2*10K)

7、*C*ln2约 2.07ms过零比较器的输出电流I0.29mA发射频率f=1/T约483HZ过零比较器的输出脉宽T约2ms发射管的电流I约 8.4mA发射管的电压0.6V发射管的波形占空比0.7：1.40.5接收管的静态电压2.2V多谐震荡器的3脚输出端波形占空比1.4：0.72接收管的动态电压1.8V（18cm高处反射时）多谐震荡器的输出电压U约 3.0VSN74LS123N输出脉宽Tw max19.8msSN74LS123N静态输出电压U0VSN74LS123N动态输出电压U=4.37V过零比较器的输出电压峰峰值Up-p3.17 VSN74LS123N输出脉宽Tw min3.3ms七、元器

8、件清单列表 1.电路所用的元件：LM324 1片SN74LS123N（可连续触发的双Q 触发器） 1 片NE555 1片红外发射管 1个红外接收管 1 个 共阴数码管 1 个开关 1 个 瓷片电容： 0.1f（104）2个 001f（103）1个电解电容1 f1个2.2 f1个 电阻 ： 10k 4 个470 1 个 3004 个 1k 2 个8脚底座 1个 14脚底座 1个16脚底座 1个 管脚 10个 10cm*10cm铜板 1 块 2 工具及仪器：镊子，剪钳，电烙铁，万用表各一个，导线若干；焊锡丝若干，松香1块，（或松香水），直流电源一台，模拟示波器 一台，小螺丝刀一个；八、电路组装、调

9、试过程，以及遇到的问题及解决办法1、在电路组装之前，先用实验板搭接电路，一边用示波器进行信号跟踪，以便及时发现问题及时更正不当之处；2、在实验板调试时，一定不要接反电源，这样极易烧坏芯片；加上电先用手触摸芯片看有没有发热的异常现象，这样就确保芯片不会被烧；3、在实验板上调试的时候，少接根地线，结果让我们浪费了很多时间，还以为是芯片坏了；4、在调试SN74LS123N时，刚开始数码管灵敏度非常低，几乎1s变一次；结果是因为没有按照SN74LS123N的连接图连，少了那根引向地的线，接了后，电容的电荷就可以通过这条线一下释放，示波器的持续高电平，一下就下来了，真正理解了那条线的作用！5、在严格按照

10、SN74LS123N的连接图在PCB板上焊接之后，发现在调可变电阻RT(SN74LS123N的连接图中RT对应的可变电阻) 的时候，SN74LS123N会慢慢的发热，我们就不敢调了，我们想到可能是我们调到了RT电阻的最小值了，使得Rext/Cext的电压等于了电源电压，我们就加了个10K的固定电阻（如原理图中所示），就解决了这个问题。事后，看到DM4LS123的连接图中是和我们的连接方法是一致的。如下图所示：6、在调试的过程中，有时数码管在不停的闪变，当我们用手挡过之后，它就静止在一个数字上，我们猜想这可能是日光灯的干扰，就想法做了个圆筒罩住了接收管，问题就解决了。九、 分析与心得课程设计刚开

11、始，拿着选定的题目不知如何入手。毕竟课程设计不同于实验课，电路图都要自己设计。静下心来，仔细分析题目，再加上指导老师的说明与提示，心中才有了谱。将整个系统根据不同的功能化分成模块，再分别进行设计，逐个攻破，最后再将其整合即可。在设计过程中，既有用过的芯片，又有没用过的，只能自己查表，分析功能。即学即用。最后调试阶段，哪怕一个小小的错误也会使结果出不来。只好一条线一条线地查，一个孔一个孔地测。结果终于出来了，又发现有的地方还应改进。通过这次课程设计，使我们受益颇多。既巩固了课堂上学到的理论知识，又掌握了常用集成电路芯片的使用。在此基础上学习了数电和模电的基本思想和方法，学会了科学地分析实际问题，通过查资料、分析资料及请教老师和同学等多种途径，独立解决问题。同时，也培养了我们认真严谨的学习态度。实在是“尽信书则不如无书”，有些资料也是有待改进的，所以还是要相信自己的判断，坚信自己一定能解决遇到的问题，就不怕有问题！ 参考资料：1、电子电路300例（在图书馆）2、 百度3