物流计数器设计说明书.docx
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物流计数器设计说明书
课题2物体流量计数器
第一章概述
本课题做的就是物流计数器的板子,能统计并显示数量。
当统计到一定数量时可以向后一级发送启动信号。
可广泛应用于物流公司、快递公司、超市、机场、客运中心等需要统计大量物品数量的场所。
第二章系统方案设计
图1物流计数器结构框图
2、1红外对管
常用的红外发光二极管其外形与发光二极管LED相似,发出红外光。
管压降约1、4v,工作电流一般小于20mA。
为了适应不同的工作电压,回路中常常串有限流电阻。
红外线发光二极管的辐射强度,依光轴上的距离而变,亦随受光元件的不同而变。
就是受光元件的入射量变化与与红外发光管的距离呈一定特性。
基本上光量度就是随距离的平方成反比,且与受光元件特性不同有关。
接收管主要技术参数
1、最高反向工作电压;2、暗电流;3、光电流;4、灵敏度;5、结电容;6、正向压降;7、响应时间;
图2红外发射/接收二极管
2、2NE555时基电路
555时基电路就是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙结合在同一硅片上的组合集成电路。
NEE555属于cmos工艺制造、
NE555引脚图介绍如下
1地GND2触发3输出4复位5控制电压6门限（阈值）7放电8电源电压Vcc
图3NE555定时器内部结构图4NE555定时器引脚图
2、3CD4511
CD4511就是一片CMOSBCD—锁存/7段译码/驱动器,用于驱动共阴极LED（数码管）显示器的BCD码—七段码译码器。
具有BCD转换、消隐与锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。
可直接驱动共阴LED数码管。
图5CD4511引脚图图6CD4511真值表
A0~A3:
二进制数据输入端/BI:
输出消隐控制端
LE:
数据锁定控制端/LT:
灯测试端
Ya~Yg:
数据输出VDD:
电源正
VSS:
电源负
电源电压范围:
3V~18V
输入电压范围:
0V~VDD
工作温度范围:
M类-55℃~125℃E类-40℃~85℃
其中abcd为BCD码输入,a为最低位。
限流电阻要根据电源电压来选取,电源电压5V时可使用300Ω的限流电阻。
2、4CD4518
CD4518/CC4518就是二、十进制（8421编码）同步加计数器,内含两个单元的加计数器,其功能表如真值表所示。
引脚功能:
引脚
符号
功能
19
CLOCK
时钟输入端
715
RESET
消除端
210
ENABLE
计数允许控制端
3456
Q1A-Q4A
计数输出端
11121314
Q1B-Q4B
计数输出端
8
VSS
地
16
VDD
电源正
图7CD4518引脚功能表
图8CD4518引脚图
第三章单元电路设计
3、1红外对管电路
将发射二极管的管头对准接收二极管的管头,管头与管头的间距不低于5mm,发射与接收二极管均需卧式安装,但不能将发射/接收二极管贴着板子安装,间距应不小于5mm。
调节RP1使流过发射二极管的电流为1mA,此时若接收二极管接收到红外线,Q5集电极电压下降,然后用纸或其她障碍物挡住发射二极管,测试Q5集电极电压就是否有明显变化,若有明显变化红外发射/接收电路调试完成。
图9红外对管电路
3、2放大电路
接收红外对管送入的信号,并通过三极管的放大作用将信号放大,送入下一级。
图10放大电路
3、3整形电路
将放大后的信号送入由U1组成的施密特触发器电路,将模拟信号转化为脉冲信号送入下一级。
图11整形电路
3、4计数译码显示电路
计数显示电路由施密特触发器、二/十进制计数电路、译码驱动电路与数码管显示电路组成。
Q5集电极输出的电压信号,送入由NE555组成的施密特触发器,经过施密特输出,Q5集电极输出的电压信号被转化为数字信号,但发射二极管没有被挡住时,NE555的OUT引脚输出为1,反之输出为0。
NE555输出信号送入由CD4518组成的二/十进制计数器,S1为归零按键。
C10与R12组成复位电路,确保电路通电时计数器归零,计数器每收掉一个脉冲上升沿计数器加1,当计数器已为9时,再收到一个脉冲上升沿后计数器归零。
CD4511与数码管DS1组成译码显示电路,CD4518输出的BCD码送入CD4511。
CD4511将BCD码译码后,直接驱动数码管DS1显示数字。
图12计数显示电路
3、5计满输出电路
当CD4518计数值为9时,二极管Q3,Q4同时导通,继电器K1吸合,红色发光二极管点亮。
图13计满输出电路
3、6稳压电源
电源主要由整流滤波电路、串联稳压电路组成,电路输入AC12V交流电经过整流滤波后得到一个约15VDC的直流电压,串联式稳压电路主要由Q1,Q2,ZD1,R1,R2,R3,R4,RP2与C3组成。
R2与ZD1构成一个基准电压,R3,R4与RP2组成取样电路,2路信号送入由Q2组成的误差放大电路,然后再将误差信号送入由Q1与R1组成的电压调整电路,C3为与电压调整电路组成有源滤波电路,能有效的抑制电路的纹波电压。
将电源输入端接入AC12V的电源,调节RP2使电容C4两端电压为DC5V,DC5V正常后电源电路调试完成。
图14稳压电源
第四章总装电路图
图15总接线图
图16总接线PCB图
第五章系统调试
电路通电后红外发射二极管发射的红外线直接射入红外接收二极管中,此时红外接收二极管导通,当有物体经过时光线被遮挡,红外接收二极管截止,此信号通过由Q5组成的放大电路,对信号进行放大处理,经过处理的信号送入由U1组成的施密特触发器,将模拟的信号转化为脉冲信号,BCD码加法计数器接收到此信号后,对脉冲上升沿进行加法计数处理,计数电路输出Q1-Q4信号,分别送入译码显示电路与计满输出电路,译码显示电路由U3与7段LED数码管组成,U3将接收到的BCD码经过译码后驱动LED数码管,使其显示当前计数值。
计满输出电路,该电路由D6、D7、Q3、Q4、R6、R7、K1等元件组成,当BCD码输出为1001时继电器K1吸合,红色LED灯亮,从而证明已经技术10件,该信号输出用于启动自动封箱设备。
按下S1按钮数码管上显示的数字归零。
第六章元件清单
物体流量计数器元件清单
元件名称
规格型号
编号
数量
电解电容
220uF/10V
C1,C4
2
0805贴片电容
0、1uF
C2,C5,C6,C10
4
电解电容
10uF/50V
C3
1
瓷片电容
0、1uF
C7,C8,C9
3
二极管
1N4007
D1,D2,D3,D4,D5
5
二极管
1N4148
D6,D7
2
0、5寸共阴数码管
MY5011AH
DS1
1
5mm红外发射二极管
红外发射
HF1
1
5mm红外接收二极管
红外接收
HJ1
1
5、08-2P接线端子
AC12V、'OUT
J1、J2
2
4123继电器-12V
4123-12V
K1
1
5mm红色发光二极管
R
LED1
1
5mm绿色发光二极管
G
LED2
1
TO-92三极管
C8050
Q1
1
TO-92三极管
C1815
Q2,Q3,Q4,Q5
4
1/4W直插电阻
2、2K
R1
1
1/4W直插电阻
1K
R2,R5,R8,R10
4
1/4W直插电阻
4、7K
R3
1
1/4W直插电阻
10K
R4,R6,R7,R9,R11,R12
6
0805贴片电阻
300-470
R13,R14,R15,R16,R17,R18,R19
7
0805贴片电阻
4、7K
R20
1
蓝白可调电阻
50K
RP1
1
蓝白可调电阻
10K
RP2
1
6*6*5微动开关
SW2
S1
1
单排针
TP
TP-A,TP-B
2
集成电路DIP
NE555
U1
1
集成电路DIP
CD4518
U2
1
集成电路DIP
CD4511
U3
1
16PIC座
16PIC座
U2、U3
2
8PIC座
8PIC座
U1
1
1/2W稳压二极管
2、4V
ZD1
1
第七章物体流量计数器小结
这次的实训题目就是我们自己选择的,通过本次的实训,我对数字电子技术与模拟电子技术的相关知识又有了更深一步的了解,并且学会了怎样运用所学的知识。
布局时,因为引脚比较多,所以需要很多的线,导致焊接比较繁琐,并且很容易出现错误,而且错误不容易被发现。
电路板不能一次性成功,做到很辛苦,遇到的问题很大,不能一个人排除,需要求助老师与同学,理论与实际总就是有差距的,我们的学习不能只局限于书本,局限于理论,必须要通过动手实践,多思考把理论与实际相结合,让所学的知识能在实际中应用,做到学以致用,把所学的东西具体化,体现出知识的重要,才能有更进一步的了解,更好的掌握
实训心得
通过这两周的实训,我的焊接技术得到了提高,原先容易出现虚焊的地方少了。
我对电子技术有了更直接的认识,对电子产品的调试纠错有了更多的经验,对团队合作的意识培养起到了很大的帮助,虽然抓烙铁的就是一只手,可就是后面有许多个头脑在指挥与支持着,大家一起分析电路图,一起解决我们面前的每一个难题,也使同学之间的友谊更加深刻。
这次实习时间虽然短暂,但就是却比课堂上学的知识多,因为就是书本知识与动手能力相结合,俗话说实践出真理,只有动手,才能巩固掌握所学的知识。
参考文献
[1]周良权,方向乔、数字电子技术基础（第3版）、北京:
高等教育出版社,2008、
[2]陈梓城、模拟电子技术基础（第2版）、北京:
高等教育出版社,2007、
[3]沈任元,吴勇、常用电子元器件简明手册（第1版）、北京:
机械工业出版社,2005、
[4]姜萍萍,孙虹、数字电子技术习题与解析（第1版）、北京:
科学出版社,2008、
[5]罗国强,罗伟、实用模拟电子技术项目教程（第1版）、北京:
科学出版社,2009、
[6]阎石、数字电子技术基础、北京:
高等教育出版社,1998、
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