红外感应毕业设计论文 王畅(2)

基于红外发射—接收的转速测量系统

2、脉冲形成电路

该电路由两级电压比较器、光耦合器和晶体管开关电路等组成。电压比较器IC1-A、IC1-B由四电压比较器（LM339）组成，它的两个同相端作为比较基准端，并且被R3、R4分压后偏置于 /2，既4.5V，作为比较器的参考电压。

电压比较器在电路结构上相当于一个增益不可调的运算放大器，它有一个同相输入端（+）、一个反相输入端（—）和一个输出端。如果以同相输入端作为比较基准端，则当反相输入端的电压小于基准端的参考电压时输出端为高电平，当反相输入端的电压大于参考电压时输出端为低电平。

图2-2

在该电路中，光电三极管的输出端与第一电压比较器IC1-A的反相输入端（—）相连，第一电压比较器的输出端与第二电压比较器的反相输入端（—）相连。平时，光电三极管受光的照射，输出端为低电平，这一低电平远小于参考电压（4.5V），所以IC1-A输出高电平。这一高电平加至IC1-B的反相端并且高于参考电压，使IC1-B输出低电平。IC1-B的输出端接光耦合器发光管的负极，使发光管发光，光耦合器4N35中的光电三极管导通，流过光电三极管的电流在R9上形成较高的电压降。这一电压经R9与R10分压后加至VT2的基极，使VT2导通，其集电极输出低电平。当接收光电管被物体遮挡后，它的输出端变为高电平，通过两级电压比较器放大和光耦合器的处理使VT2截止，他的输出端输出高电平。阻挡物一走过后，VT2又导通，其集电极又变为低电平。这样，每当光电三极管被物体遮挡一次，VT2的输出端就会形成一个由低变高、再由高变低的过程。当这个（由高变低的）过程发生后，开关管VT2的集电极就会输出一个脉冲电压，

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这个脉冲的下降沿就可作为计数器的计数脉冲输入计数器的下降沿输入端 。当物体从红外发射管与光电管之间一个个通过时，就会有一个个计数脉冲输入计数器，于是计数器就将通过的物体统计出来。

3、计数与显示电路

（1）、计数电路

光电计数部分：当光敏三极管VT1接收到红外发光二极管VD1射来的红外光线时，其亮电流增大，内阻减小，集电极输出低电平。

计算公式如下； Ig=SgEU (2-1) Ic=Ig (2-2) Uc=Vcc-R2*Ic (2-3)

故光敏三极管集电极输出低电平。此低电平加到电压比较器IC2-B的反向输入端6脚，同时因IC2-B同向输入端5脚经过R3,R4电阻分压后，电压为4.5V，因此6脚电压小于5脚电压，IC2-B的7脚输出高电平。此高电平又加到比较器IC2-A的反相输入端2脚，使2脚电压高于同向输入端3脚的电压，比较器IC2-A的1脚输出为低电平，此低电平使光电耦合器内藏发光管亮，对应的光敏管导通，三极管VT2也导通，VT2集电极输出低电平。

U5=R4/(R3+R4)*Vcc=4.5V (2-4)

当有物体通过红外发射二极管VD1和接受管VT1之间时，红外线被挡住，VT1因无光照，其暗电流小于0.3uA，集电极输出高电平。因此比较器IC2-B的6脚大于5脚电压，比较器的7脚输出低电平，同样比较器IC2-A的2脚电压小于3脚的电压，使1脚输出为高电平，光电耦合器截止，三极管VT2也截止，VT2集电极输出高电平。当物体离开，就回产生下降沿，使计数部分开始计数。

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图2-3

计数器IC3为双BCD同步加计数器（CD4518），该电路内包含两个结构相同的计数单元。每个计数单元有两个计数脉冲输入端：上升沿触发端CP和下降沿触发端EN。若用CP端触发，则将EN端接高电平；若用EN端触发，则将CP端接低电平。它有四个输出端，既Q1~Q4，输出为二十一进制码。另外，它还有一个清零端R,该端为高电平时计数器清零，各输出端为低电平。

在该电路中，CD4518中的第一计数器用于个位数计数，当计数脉冲从 端不断输入时，它的输出端IQ1~IQ4就会一次输出从0000~1001的二进制码。这个二进制码通过译码器IC5的译码，就会在数码显示器上显示0~9的十个数字。CD4518中的第二个计数器用于十位数计数，他的计数脉冲来自第一计数器的IQ4端的输出脉冲。当第一计数器至1001后，若再输入一个脉冲，则计数器便会复零，输出端变为0000，在IQ4由1变为0的过程中会形成一个脉冲的下降沿。这个下

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降沿作为计数脉冲输入第二计数器的EN端，使十位数计1，这个1被认为是个位数的进位。

（2）、显示电路

计数显示部分：采用CD4518组成8421码同步十进制计数器，对VT2集电极输出的脉冲信号下降沿进行计数。为满足下降沿计数的要求，需要将CD4518的cp端接地，计数脉冲信号接EN输入端。因CD4518内含两个相同的计数器，可将第一级的Q4输出接第二级的EN端，构成两级串行计数，实现0-99的计数显示。CD4518的第7脚，15脚为清零端Cr,通过电阻R12接地为零电平，与电容C4一起实现开机清零作用。译码电路采用两块CD4543分别组成BCD7段译器，驱动LED数码显示器。电阻R13-R26为限流电阻。

它可将计数器输出的四位二进制码通过译码变为数字显示器的数码笔段，这些笔段分别与数字0~9的笔段相对应。

数码译码器（CD4543）是一只具有锁存功能的七段字形译码器，它内部设有锁存单元，可以防止在计数过程中显示的数字发生翻动现象。该电路为十六脚扁平塑封结构。它有四个输入端（即A、B、C、D，用来输入由计数器输出的二进制码）、七个笔段输出端（即a~g，接数码显示管的笔段输入端）、一个锁存控制端LE（当LE=1时，数据被送至输出端；LE=0时数据被锁存）、一个消隐控制端BI（当BI=1时，显示器消隐；BI=0时，正常显示）和一个共阴共阳极控制端DFI（当DFI=1时可接共阳极LED数码管；DFI=0时接共阴极数码管）。 在该电路中，LE=1接电源。DFI、BI接地，采用共阴极数码显示管。

____（二）、元器件选择

电阻全部采用（1/8）W金属膜电阻。

电压比较器为低功耗，低失调的LM393，LM393电压比较器芯片内部装有四个独立的电压比较器，是很常见的集成电路。它类似于增益不可调的运算放大器。每个比较器有两个输入端和一个输出端，任意一个端加上一个固定电压做参考电压，如IC2-B的5脚和IC2-A的3脚，另一端加一个待比较的信号电压。当“+”

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端电压高于“-”端时，输出管截止，相当于输出端开路，即输出高电平。当“-”端电压高于“+”端时，输出管饱和，相当于输出管接低电平，即输出低电平。

光电耦合器采用4N35。反光型光电耦合器有两种。一种是LED和光电二极管封装在一个壳内，两者发射光轴同接收光轴夹一个锐角，LED发出的光被测物体反射，并被光电二极管接收，构成反光型光电耦合器。另一种是LED和光电二极管平行封装在一个壳体内，LED发出的光可以在较远的位置上放置的器件放射到光电二极管的光敏面上。显然这种反光型光电耦合器要比成锐角的耦合器作用距离远。本次实验采用后一种耦合器。光电耦合器特点：

(1)、具有电隔离的功能。 (2)、信号传输是单向性的。 (3)、具有抗干扰和噪声说完能力。 (4)、响应速度快。

(5)、适用方便，具有一般固体器件的可靠性，体积小，重量轻，抗震，密封防水，性能稳定，耗电省，成本低，工作温度范围在-55—100摄氏度。

三极管将 …… 此处隐藏：1848字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……