1、项目申请书姓 名班 级学 号项目名称： 光电式感应式计数器的设计内容提要：随着今社会的飞速发展，越来越多的流水线上的产品和各种公共场所需要进行自动计数。基于单片机构成的产品自动计数器有直观和计数精确的优点，目前已在各种行业中得到广泛应用。数字计数器有多种形式，总体来说有接触式和非接触式两种，在科技发展的今天，非接触式红外计数器得到了广泛的应用。传统的机械式或电子式计数器（主要是用数字电路集成组件组成）电路比较复杂，元器件数量较多，故障率较高，维修比较困难，而设置预定数值不太方便，功能不易更改且功能过于单一，适用范围较窄。而基于单片机为核心控制的计数器有着能够实时、精确、可靠、稳定等计数。而基于
2、单片机为核心控制的计数器有着能够实时、精确、可靠、稳定等计数优点已成为广大厂家的首先自动计数装置。技术路线和技术关键： 首先在网上和相关书籍杂志上查资料了解二位十进制计数器的构成原理，深化了解NE555，CD10110及三端直流稳压电源的认识，了解传感器的知识特别是光电传感器的相关知识，此次项目设计的重点在于调试过程中的不稳定的现象以及CD40110的使用及功能。应用前景： 目前的多功能电子计数器，主要由单片机或专用集成电路构成。结构小巧，功能更加灵活多样。一般而言，多功能电子计数器，主要功能有：1.加法/减法（可控）2.双向计数（自动）3.低速（数字滤波抗干扰）4.掉电续计（可选）5.分段报
3、警6.反馈输出7.通讯8.面板设置或远程设置9.多机联网由于电子技术的不断发展，多功能电子计数器的总体结构越趋小巧，显示方式和操控方式也趋于多样化，可嵌入可联网，可繁可简，可灵活架构，已经成为一种新的趋势。电子计数器是其他数字化仪器的基础。在它的输入通道接入各种模-数变换器，再利用相应的换能器便可制成各种数字化仪器。电子计数器的优点是测量精度高、量程宽、功能多、操作简单、测量速度快、直接显示数字，而且易于实现测量过程自动化，在工业生产和科学实验中得到广泛应用。指导老师意见：同意签名：5月10日教研室意见：同意签名5月10日 开题报告姓 名学号班级项目名称光电式感应式计数器主要研究（设计）内容：
4、参照现有技术和条件，根据所学知识设计一个计数器，完成生产过程产品数量或设备动作的次数的计数。方法及其预期目的：方法：利用CD40110的加法计数功能设计一个两位计数器，采用LED(或LCD)十进制输出，并为其设计制作一个直流稳压电源提供电源，555定时器组成单稳态触发器电路使数放干扰，并采用光电式传感器。预期目的:能准确的进行2位（或以上）循环计数（10 次/秒以内），采用LED（或LCD）十进制输出，可手动清零，电源为交流220伏，最好具有内部模拟计数脉冲，结构基本紧凑，美观。项目特色和重点难点：1、十进制计数器的构成原理2、NE555，CD10110及三端直流稳压电源的认识3、光电传感器的
5、相关知识4、调试过程中的不稳定的现象课题进度计划：1、在网上和相关书籍杂志上查资料了解二位十进制计数器的构成原理；2、根据网上资料画原理图；3、准备材料；4、开始毕业设计；5、接受中期检查；6、检测样品功能；7、完善毕业设计；8、撰写毕业论文。指导教师意见：同意开题 指导教师签字：5月18日目 录前 言1第一章 工艺要求21.1 合理布置电路21.2 布局的注意事项2第二章 系统结构及原理图42.1 整个电路分为三个部分4第三章 计数器中的电路分析53.1 光电传感器部分53.1.1 光电式传感器的分类53.1.2 对射式光电传感器的构成53.1.3 对射式光电传感器的原理63.1.4 光电传
6、感器的电路分析73.2 计数译码显示部分电路83.2.1 电路分析83.2.2 元件介绍9第四章 555定时器组成单稳态触发器电路134.1 电路组成及工作原理134.2 NE555介绍14第五章 系统调试与分析165.1 初次调试165.2 再次调试16第六章 实物展示176.1 实物正面176.2 电源电路17总结：18参考文献：19致谢：20前 言自动化技术提高了工业生产上的效率一级准确性，计数器的自动化和智能化最终能加速实现现代化工业。随着数字 化和机电一体化的发展，对计数器的需要增多。一个好的十进制计数器应具有的干扰能力强，内部结构合理，灵敏精确，使用寿命长等特点。参照现有技术和条件
7、，根据所学知识设计一个技术器，完成生产过程产品数量或设备动作次数的技术。传感器部分可任选用光电式感应或磁电式感应或霍尔元件。要求能够进行2位（或以上）循环技术（10次/秒以内），才用LED（或LED）十进制输出，应可手动清零，电源为交流220V，最好具有内部模拟计数脉冲，结构基本紧凑,美观。利用CD40110的加法数字功能设计一个两位计数器，采用LED(或LED)十进制输出，可以手动清零，并为其制作一个直流稳压电源提供电源，单稳态触发器电路使数防干扰，计数器计数更加精确。传感器采用的是光电式的，制作时力求紧凑、美观。整个电路分为三个部分:直流稳压电源电路;计数器主电路;光电传感器。第一章 工艺
8、要求1.1 合理布置电路（1）尽量用地平面作为电流回路。（2）如果地平面被信号走线隔断为降低对地电流回路的干扰，应使信号走线与地平面垂直。（3）模拟电路尽量靠近电路版边缘放置，数字电路尽量靠近电源连接端放置。1.2 布局的注意事项（1）在进行手工布局时，要注意元件的整体布局和元件的摆放位置，应按电路的流程把整个电路分为几个单元电路或模块，并以每个单元电路的核心元件为中心，其它的元件按一定的整齐、紧张状态地排列在万能板上，但不要太靠近这些大的元件，要有一定的距离，特别一些比较大、比较高的元件周围保持一定的距离。（2）对功率较大的集成电路要考虑加散热片。（3）此外在进行布局时，还应该特别注意把电源
9、、地线、开关、接口等元件摆放在电路板的四周，以方便实物连接。3.布线的注意事项（1）在进行布线参数设置时，应尽量加大地线宽度，一般设置在2mm以上，在减少环路电阻。（2）布线的走向数据传递方向应保持一致，这样有助于增强抗干扰能力。（3）布线时走线应成“井”字型排列，以使分部电路平衡。（4）布线时交直流电路应分开，输入阻抗高的输入端引线分开，输入线与输出线要分开。（5）尽可能缩短高频率器件之间的链接，设法减少它们之间分布参数和相互之间的信号干扰。（6）某些元器件或导线可能有较高的电位差，应加大它们的间距，避免因放电一起的意外短路。4.设计规则检查产工艺的要求，一般检查有如下几个方面：线与线、线与
10、元件焊盘、线与贯通孔、元件焊盘与贯通孔以及贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理，是否满足生产要求。电源线盒地线的宽度是否合适，电源线与地线之间是否耦合，在万用板中是否还有能让地线加宽的地方。对关键的信号线是否采取了最佳处理，如长度最短、加保护线、输入线及输出线被明显地分开等。模拟电路和数字电路部分，是否有各自独立的地线。第二章 系统结构及原理图2.1 整个电路分为三个部分 （一）光电传感器（二）计数器主电路（三）555定时器组成单稳态触发器电路图图2-1 总原理图第三章 计数器中的电路分析3.1 光电传感器部分图3-1 光电传感器3.1.1 光电式传感器的分类a) 槽开光电传感器 b) 对射式光电
11、传感器 c) 反光板反射式光电传感器 d) 扩散反射式光电传感器 e) 光纤式光电传感器3.1.2 对射式光电传感器的构成 光电开关是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。 光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：a) 发送器；b) 接收器；c) 检测电路。 3.1.3 对射式光电传感器的原理图3-2 对射光电传感器发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管（LED）和激光二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管或光电三极管组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。 三角
12、反射板是结构牢固的反射装置。它由很小的三角锥体反射材料组成，能够使光束准确地从反射板中返回，具有实用意义。它可以在与光轴0到25的范围改变发射角，使光束几乎是从一根发射线，经过反射后，还是从这根反射线返回。光纤（又称光导纤维LWL），它扩大了光电传感器的使用范围，形成了特殊的嵌装式收发装置。它可以在特殊的环境中使用，检测微小的物体。它在非常高的外界温度中，在结构受限制的环境里，都可以获得满意的答案3.1.4 光电传感器的电路分析由红外线发射管发出红外信号，红外接受管接收到信号使接地支路导通。当红外信号被阻挡时，接地支路阻断，由于电压变化，电路向CP端输出一个脉冲。本次试验的传感器有三个端口，一
13、个电源端口，一个接地端口，一个输出端口。输出端口接到个位数CD40110芯片的9脚端口。3.2 计数译码显示部分电路电路图：图3-3 计数译码显示部分3.2.1 电路分析计数译码显示电路是由两个十进制计数器和两个LED数码管组成的十进制加计数器。它们的电路型号是CD40110，它是十进制可逆计数器/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。CD40110有2个计数时钟输入端CPUP和CPDN分别用作加计数时钟输入和减计数时钟输入。CD40110的进位输出端CY平时为高电平，当计数器有进位时CY输出负脉冲。在多片级联时，只需要将CY接至下级CD40110的CP
14、UP端，就可组成多位计数器。R为清零端，TE是计数允许端，LE是锁存器预置端。当电源接通后，计数译码显示电路通过C1、R4自动清零，工作时可根据需要随时按动“复位按钮”将计数译码显示电路清零。数码管为共阴极数码管，其显示亮度可通过与其相连的电阻进行调节。计数器部分由LED数码管等组成，CD40110是十进制加减法计数/译码/存锁/驱动器集成电路。在芯片内完成译码后有数码管显示，CD40110 R端接高电平可控制清零。由两片CD40110级连成两位十进制，利用进位输出CO控制高一位的CPu端构成加数级联，扩大了计数范围。实际接线前先在实验箱上进行实践电路检测与检验。3.2.2 元件介绍a) LED数码管 图3-4 数码管封装图图3-5 数码管接线图b) CD401101) 简介 40110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。40110有2个计数时钟输入端CPU和CPD分别用作加计数时钟输入和减计数时钟输入。由于电路内部有一个时钟信号预处理逻辑，因此当一个时钟输入端计数工作时，另一个时钟输入端可以是任意状态。40110的进位输出CO和借位输出BO一般为高电平，当计数器从09时，BO输出负脉冲；从90时CO输出负脉冲。在
