電子技術課程設計---自行車轉程計數(shù)器的設計

1、<p>　　目錄 CONTENT</p><p>　　1. 緒論……………………………………………………………………3</p><p>　　2.設計目的及要求………………………………………………………3</p><p>　　3.課程設計報告內容……………………………………………………4</p><p>　　1）實驗原理………………

2、………………………………4-5</p><p>　　2）元器件及電路介紹……………………………………5-10</p><p>　　4．設計總結……………………………………………………………10-11</p><p><b>　　5.附錄</b></p><p>　　參考文獻…………………………………………………………11

3、-12</p><p>　　實驗電路圖………………………………………………………13</p><p><b>　　緒 論</b></p><p>　　隨著時代的進步，自行車似乎已經(jīng)逐漸淡化出了人們的視角。當你每天風塵仆仆的擠上擁擠的公交車的時候，你是否想過了自行車的舒適？當你愜意的坐在小汽車里面的時候，你是否想過久違了的樸素？當你重新將目光聚

4、焦在自行車上面的時候，你可知道自行車給人類的歷史進步做出了多大的貢獻？</p><p>　　陽光明媚，再次騎上自行車外出的時候，如果忘記帶了手表，你是否急切想知道自己究竟騎了多遠？你也許說不清，至少是說不準的。那么就讓我們一起來設計一個可以測量自行車轉程的電路吧?？萍几淖兩睿萍嫉牧α亢軅ゴ?。</p><p>　　試想一下，如果我們通過一個特殊的距離檢測機構，將行走的距離機械的記錄下來，

5、再通過一個計數(shù)的部分來實現(xiàn)簡單的記錄，我們就可以通過簡單的規(guī)則讀出所走過的路程了，是不是很神奇？就讓我們開啟這一神奇的電子之旅吧。</p><p><b>　　2.設計目的及要求</b></p><p><b>　　【一】．設計目的</b></p><p>　　本實驗是一個獨立的小型課程設計性實驗。主要步驟包括：根據(jù)給出的

6、問題，設計解決問題的電路，通過理論計算，選擇合適的元器件，進行電路搭建和調測，寫出設計和實驗報告。</p><p>　　通過設計和實驗，啟發(fā)學生的思維，激發(fā)學生進行電子設計的興趣，檢驗學生的獨立實驗能力。</p><p><b>　　【二】．設計要求</b></p><p>　　設計一個以100m為單位的有兩位計數(shù)單元的自行車轉程表。（自行車的

7、車輪半徑為32cm）</p><p>　　計數(shù)器的進制搭接處理</p><p>　　譯碼、顯示電路的設計</p><p><b>　　時序電路的設計</b></p><p><b>　　繪制面向應用的電路</b></p><p><b>　　直流供電電路的設計<

8、;/b></p><p>　　元器件參數(shù)設計及選擇</p><p>　　3.課程設計報告內容</p><p><b>　　1）實驗原理</b></p><p>　　通過分析，要實現(xiàn)計程，電路必須包括距離檢測部分及計數(shù)部分，其大致設計框架如下所示。</p><p>　　由上述設計框架，通過分析

9、，我們不難得到該自行車轉程計數(shù)器的結構框圖如下所示。</p><p>　　通過傳感器（此處選用磁傳感器——霍爾集成塊），將磁信號轉化為電信號。當車輪轉動一圈的時候，磁傳感器輸出兩個磁脈沖。磁傳感器輸出的次脈沖數(shù)N為：（100/D）×2，為了以100m為計程單位進行計數(shù)，需用一個1/N分頻電路對磁脈沖進行分頻。分頻器輸出n個磁脈沖，就會輸出一個路程脈沖。通過計算路程脈沖的個數(shù)，從而可以得到自行車行走的距離

10、。</p><p>　　2）元器件及電路介紹</p><p><b>　　距離檢測機構</b></p><p>　　檢測就是用傳感器測量出轉動圈數(shù)。再將圈數(shù)換算成距離。傳感器可選用霍爾集成塊，它是一個磁傳感器，是霍爾元件和放大用集成電路一體化的組合件，其功能是把磁信號變換成電信號。將永久磁鐵安裝在車輪上，霍爾集成塊固定在距永久磁鐵5 mm左右的

11、適當位置時，可檢測出車輪轉動圈數(shù)并輸出檢測出的脈沖。為提高準確度，可在車輪上安裝兩塊永久磁鐵。這樣，當車輪轉動一圈時，磁傳感器輸出兩個磁脈沖。</p><p>　　把圈數(shù)換算成距離用公式D=2 πr就可以完成。設車輪半徑r＝32 cm，則車輪轉一圈行過的距離為D＝2×3.14×26≈201 cm。據(jù)設計要求以100 m為計程單位，則自行車行過一個計程單位即．100 m時，磁傳感器輸出的磁脈沖數(shù)

12、N為</p><p>　　N＝（100／1.63）×2≈100</p><p>　　為實現(xiàn)以100 m為計程單位進行計數(shù)，需用一個l／100的分頻忠路對磁脈沖進行分頻，即分頻器輸入100個磁脈沖，輸出1個路程脈沖。通過累計路程脈沖的個數(shù),就可以換算出自行車行過的距離。下面介紹l／100分頻電路。 </p><p>　?。ㄌ崾荆?選用12級二進制計數(shù)器404

13、0與8輸入與非門組成分頻器。4040內部是由12級CMOS D觸發(fā)器串聯(lián)組成，12級的最大分頻數(shù)為1／212＝1／4 096。12位的輸出端分別為Q1,Q2,…Q12，因此各輸出端的分頻數(shù)分別為1／21,1／22，…，l／212。把二進制計數(shù)器作成l／N的分頻器，也就是計滿N個脈沖輸出一個脈沖，該脈沖還要把各級計數(shù)器再次清零，以便重新計數(shù)，這里N＝100。</p><p>　　從計數(shù)器的輸出端Q1～Q12，用40

14、68與非門電路檢測出時鐘數(shù)N,，100對應的Q值是Q1＝20＝1，Q2＝21＝2， Q6＝25＝32，Q7＝26＝64，當這些輸出端皆為高電平時，即1+2+32+64=100時，本級輸出一個脈沖，同時使CD4040自身復位，也可以按下開關S2進行手動復位。</p><p>　　圖1-1 4040真值表、管腳圖及1/N分頻器的波形圖</p><p><b>　　脈沖計數(shù)機構 &

15、lt;/b></p><p>　　計數(shù)機構由BCD計數(shù)器4518、BCD七段譯碼器／驅動器45ll及七段LED數(shù)碼顯示器組成。4518雙BCD加法計數(shù)器由兩個具有時鐘功能的BCD加計數(shù)器電路組成，管腳圖如圖3-32所示。計數(shù)器由D型觸發(fā)器組成，當4518的Resert 端為高電平或加正脈沖時，輸出端Q1-Q2都為低電平L，是復位狀態(tài)。Resert端為L且時鐘使能端為H時，用時鐘CP上升沿就可順次計數(shù)了，當時

16、鐘CP端固定為低電平且EN端作輸入時，是脈沖的下降沿計數(shù)。其真值表如表1-3：</p><p>　　表1-3 4518芯片真值表</p><p><b>　　數(shù)字顯示電路 </b></p><p>　　4511是BCD七段鎖存器/譯碼器/驅動器，其功能是將BCD代碼轉換成七段輸出，能直接驅動共陰極七段LED數(shù)碼管 。其管腳圖如圖1-4所示。&

17、lt;/p><p>　　圖1-4 4511及4518的管腳圖</p><p>　　將BL輸入置于低電平，就可使輸出與其它輸入無關，使a-g各段全滅。當LT輸入低電平時，a-g各段都亮，顯示“8”字，可校對LED有無異常。當LE輸入為高電平H時，將保持并記憶以前輸入的代碼。其真值表見表1-5。</p><p>　　表1-5 4511真值表</p><

18、;p>　　七段LED數(shù)碼管是指由圖3-33那樣的7個段a,b,……，g組成顯示數(shù)字的器件。LED的連接方法分為共陰極和共陽極兩種。BCD碼7段譯碼器也有相對應的兩種產(chǎn)品。上面的4511BCD譯碼器是對應于共陰極數(shù)碼管的，因此這里只介紹共陰極數(shù)碼管的構成及圖形(如圖1-6)。</p><p>　　圖1-6 共陰極7段LED數(shù)碼管的構成</p><p><b>　　4．設計總

19、結</b></p><p>　　短短的兩周為自己的課程設計畫上了一個完美的圓圈，將近半個月的時間說長也不長，說短也不短，為了自己的課程設計，每天都很忙，每天都在思考如何能夠更好的設計電路。而此次課程設計使我進一步理解了教材的內容，鞏固了基本概念，更熟練的應用了相關的知識（比如計數(shù)器，譯碼器），同時也學到了新的知識，新的思維方法，受益匪淺（比如霍爾元件）。</p><p>　　通

20、過這次課程設計使我們懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。</p><p>　　第一次做課程設計，新鮮感有，陌生感更有，第一次獨自面對這樣一個課題，確實具有很大的挑戰(zhàn)性，壓力自然會有。同時也更加體會到了那些做研究搞學問的教授的不易。通過這次課程設計，不僅學會了簡簡單單的自行

21、車轉程計數(shù)電路設計，更加學會了一種研究方法，而且個人認為這樣的課程設計對學習理論知識很有幫助。</p><p>　　通過這次課程設計，我把前面所學過的知識又重新溫故了一遍。所以，我要更加努力，爭取把這些問題解決掉。在以后的學習上，我會有針對性的去做題，不留疑點。在以后的練習中，我會努力的去把握重點，突破難點，掌握典型例題，掌握解題的思路、技巧和方法，不斷提高我的答題速度和正確性。</p><p

22、>　　在課程設計過程中，收獲知識，提高能力的同時，我也學到了很多人生的哲理，懂得怎么樣去制定計劃，怎么樣去實現(xiàn)這個計劃，并掌握了在執(zhí)行過程中怎么樣去克服心理上的不良情緒。</p><p><b>　　附錄一</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　秦曾煌.電工學（下冊）（第六版）.北

23、京：高等教育出版社，1988</p><p>　　清華大學電子學教研組編，童詩白主編。模擬電子技術基礎。第二版. 北京：高等教育出版社，1988</p><p>　　華中工學院電子學教研室編，康華光主編.電子技術基礎：模擬電子技術. 第三版. 北京：高等教育出版社，1988</p><p>　　華中工學院電子學教研室編，康華光主編.電子技術基礎：數(shù)字電子技術. 第三

24、版. 北京：高等教育出版社，1988</p><p>　　清華大學電子學教研室編，閻石主編.數(shù)字電子技術基礎.第三版北京：高等教育出版社，1989</p><p>　　湖南大學電子學教研室編，彭介華主編.智能數(shù)字電子技術基礎.長沙：湖南大學出版社，1988</p><p>　　浙江大學電子學教研室編，鄭家龍主編.模擬集成電子技術教程. 北京：高等教育出版社，1994

25、</p><p>　　實用電子電路手冊（模擬電路分冊）編寫組編，孫肖子主編.實用電子電路手冊：模擬電路分冊.北京：高等教育出版社，1994</p><p>　　實用電子電路手冊（數(shù)字電路分冊）編寫組編，孫肖子主編.實用電子電路手冊：數(shù)字電路分冊.北京：高等教育出版社，1994</p><p>　　電子工程手冊編委會，集成電路手冊分編委會.標準集成電路數(shù)據(jù)手冊：TTL

26、電路.北京：電子工業(yè)出版社，1991</p><p>　　電子工程手冊編委會，集成電路手冊分編委會.標準集成電路數(shù)據(jù)手冊：運算放大電路.北京：電子工業(yè)出版社，1991</p><p>　　電子工程手冊編委會，集成電路手冊分編委會.標準集成電路數(shù)據(jù)手冊：PAL電路.北京：電子工業(yè)出版社，1991</p><p>　　電子工程手冊編委會，集成電路手冊分編委會.標準集成電

27、路數(shù)據(jù)手冊：CMOS電路.北京：電子工業(yè)出版社，1991</p><p>　　電子工程手冊編委會，集成電路手冊分編委會.標準集成電路數(shù)據(jù)手冊：HCMOS電路.北京：電子工業(yè)出版社，1991</p><p>　　電子工程手冊編委會，集成電路手冊分編委會.標準集成電路數(shù)據(jù)手冊：TTL CMOS電路.北京：電子工業(yè)出版社，1991</p><p>　　何利民主編.單片機應

28、用文集1.北京：北京航空航天大學出版社，1992</p><p>　　何利民主編.單片機應用文集2.北京：北京航空航天大學出版社，1992</p><p>　　華中工學院電子學教研室編，康華光主編.電子技術基礎：數(shù)字電子技術. 第三版. 北京：高等教育出版社，1988</p><p>　　《實用電子電路手冊（數(shù)字電路分冊）》編寫組編.實用電子電路手冊（數(shù)字電路分冊）

29、. 北京：高等教育出版社，1992</p><p>　　《實用電子電路手冊（模擬電路分冊）》編寫組編.實用電子電路手冊（模擬電路分冊）. 北京：高等教育出版社，1993</p><p>　　電子技術課程設計指導書，</p><p><b>　　電子技術教材書；</b></p><p>　　電子技術 李良光 主編