自行车里程表 数电实验[1].doc

自行车里程表_数电实验[1]数字类:自行车里程表
一、课程设计要求
(一)设计任务
设计、制作一个根据车轮周长、辐条数等参数来记录行驶里程的简易里程表。要求具有可调整的手段,以适应不同车型。
(二)参考设计方案
1、首先使用红外光电传感器对转动的车轮辐条进行测量,产生基本技术脉冲。,则需测量出车轮的周长、一周有多少根辐条、 公里要有多少根辐条通过传感器。若将此计数值转化为里程表的一个计数脉冲,提供给一个多位十进制里程计数器,,最后由多位数码管显示出来。
2、框图:
(三)设计要求
1、显示数字为3位,,即(——)。
2、数码管要有小数点,即个位与十位间的小数点要亮起来。
3、要标明你所设计的条件(轮周长、辐条数等),给出根据条件不同进行调整的方法。
4、结构简单、所用芯片尽量少、成本低、易于制作。
5、所用芯片与元件尽量在参考元器件范围内选择(实验室没有的需自行解决)
6、要制作一个模拟的(或真实的)测试模型,以便进行实际的测试。尽量做到结构合理、可靠,结构设计要作为考核的重要部分。
(四)发挥部分
从使用角度考虑,尝试加上你认为可以完善、改进的功能(如节电功能、显示清零等)。
(五)参考元件
CD40106;CD4518(或CD4017,74LS161等);74LS21,74LS08,CD4011(或74LS00);CD4553,CD4543;共阴(共阳)数码管;NPN(PNP)开关管;红外光电传感器等;电阻,电容若干
二、设计方案及仿真
(一)实验初步设计
由题可知,该实验主要分为4个部分:红外传感器及脉冲整形电路、轮辐计数电路、、数码管显示电路(包括译码驱动)。
首先要将红外传感器接收到的轮辐脉冲整形成为规则的方波,整形可以用施密特触发器,当车的轮辐扫过红外传感器后,红外传感器将感应得到的脉冲送到施密特触发器进行整形,然后接入设计的轮辐计数器中,,再由数码显示管显示里程。
根据提供的参考元件,初步确定了以下方案:
以CD40106为脉冲整形,若干CD4518作为轮辐计数器,,,CD4543作为7段共阴数码管驱动芯片,LG5631AH作为共阴数码显示管显示里程。
根据车轮半径以及车轮转动一周红外传感器感应到的辐条数,,从而确定进制及所需CD4518数量。
在我们的实验中按照车轮的辐条数n=28,半径D=49cm计算。
车轮周长C=πD=3.×49cm=
设轮辐计数器为N进制,有C/n×N=100m
解得: N=910
可得脉冲计数器为910进制,,计数器自动清零,周而复始从而达到计数的目的,CD4518一片里面有两个计数电路,共需三个计数电路即两片CD4518。
(二)红外光电传感器及脉冲整形电路
:当轮辐扫过红外传感器后,接收到的脉冲信号通过施密特触发器进行整形,得到标准的方波信号,再输入到轮辐计数器中。
2. 实现:输入脉冲由红外传感器提供,通过光偶的传递将信号输入到CD40106中进行整形得到规则的方波信号。
上图为红外光电传感器的输出脉冲
下图为经过施密特触发器整形过后的规则方波信号

1)红外光电传感器由光耦合器发光二极管和光敏晶体管组成,其输出特性与晶体管相似,但其电流传输比IC/ID比晶体管的电流放大倍数β小得多,~,响应时间一般约为10μs。
2)CD40106芯片资料
CD40106引脚图
引脚功能:
2 4 6 8 10 12  数据输出端
1 3 5 9 11 13   数据输入端
14 电源正
7 接地
CD40106由六个施密特触发器电路组成。每个电路均为在两输入端具有施密特触发器功能的反相器。触发器在信号的上升和下降沿的不同点开、关。上升电压(VT+)和下降电压(VT-)之差定义为滞后电压。
图为红外光电传感器及脉冲整形电路仿真电路
(三)轮辐计数电路
:当电路接收到方波信号后开始计数,,计数电路进位输出一并自动清零,开始进入下一个计数周期。由前面的计算我们知道要用两片CD4518实现910进制。
:
CD4518引脚图引脚功能:
引脚
符号
功能
1 9
CLOCK
时钟输入端
7 15
RESET
消除端
2 1