課程設計---自行車用速度計

1、<p>　　課 程 設 計</p><p>　　2012 年 7月 1日</p><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　課程 電 子 技 術 課 程 設 計 </p><p>　　題目

2、 自行車用速度計 </p><p><b>　　主要內容：</b></p><p>　　利用車輪的轉速來測定自行車的前進速度。</p><p><b>　　基本要求：</b></p><p>　　1.利用光

3、電傳感器與計數(shù)器?、基準脈沖(0.18s)發(fā)生部分電路組合起來。</p><p>　　2.無接觸式的檢測自行車的速度</p><p>　　3.將檢測到的速度用數(shù)顯示式顯示</p><p><b>　　主要參考資料：</b></p><p>　　[1] 李萬臣. 模擬電子技術基礎實驗與課程設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，

4、1994.11</p><p>　　[2] 黃繼昌. 實驗單元電路及其應用.北京電子報.1995年第22期</p><p>　　[3] 楊邦文. 新型實用電路制作200例.北京：高等教育出版社，1995</p><p>　　[4] 閻石主. 數(shù)字電子技術基礎.北京：科學出版社.1988</p><p>　　[5] 童詩白. 模擬電子技術基礎.

5、電子技術應用.1991年第9期</p><p>　　[6] 王吉浩.電子技術實驗與課程設計設計指導[M].高等教育出版社，1997.</p><p>　　[7] 梁言貴．現(xiàn)代電路集成手冊．北京：電子工業(yè)出版社,1997</p><p>　　完成期限 2012.6.25-2012.7.1 </p><p>　　指導教師

6、 </p><p>　　專業(yè)負責人 </p><p>　　2012年 6 月24 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 任務和要求1</p><p>　　2 總體方案設計與選擇

7、1</p><p>　　2.1自行車用速度計原理1</p><p>　　2.2設計總思路2</p><p>　　3 電路總原理框圖設計2</p><p><b>　　3.1 電路圖2</b></p><p>　　3.2元件明細表5</p><p>　　4 單元

8、電路設計5</p><p>　　4.1車輪轉動的探測5</p><p>　　4.2基準脈沖發(fā)生部分6</p><p>　　4.3計數(shù)器電路6</p><p>　　4.4鎖存器及譯碼顯示電路7</p><p>　　5 焊接調試過程7</p><p><b>　　6 設計總

9、結7</b></p><p><b>　　參考文獻8</b></p><p><b>　　1 任務和要求</b></p><p>　　(1)任務：利用車輪的轉速來測定自行車的前進速度</p><p>　　(2)要求：1.利用光電傳感器與計數(shù)器?、基準脈沖(0.18s)發(fā)生部分電路組

10、合起來。</p><p>　　2.無接觸式的檢測自行車的速度</p><p>　　3.將檢測到的速度用數(shù)顯示式顯示。</p><p>　　2 總體方案設計與選擇</p><p>　　2.1自行車用速度計原理</p><p>　　假設車輪的圓周長是lm，而且每秒鐘轉動一圈。那么經(jīng)過1h后將前進 。也就是說，車輪轉動越快

11、，車速也就越快，我們可以利用這個原理制作自行車用速度計。</p><p>　　圖1是利用輻條旋轉的自行車用速度計的原理示意圖。自行車的車輪有許多輻條，它支撐著輪箍。在車架上安裝上紅外二極管和光傳感器構成的光電傳感器，每當輻條通過傳感器時會產(chǎn)生脈沖。如果把脈沖換算成距離用來表示速度，就是所謂的速度計?，F(xiàn)</p><p>　　在假設輻條與輻條之間的間隔是5cm，當行駛1 Km (1OOOOOc

12、m )需要1h(3600秒)時，自行車以1 Km/h行駛時，每前進5cm需要時間為</p><p>　　這樣如果每隔0.18s就有輻條在光電傳感器前通過，其運行速度就為1Km/h。</p><p>　　也就是說，如果對0.18s間輻條通過光電傳感器的次數(shù)進行計數(shù)的話，那么這個計數(shù)值就表示以Km/h為單位的速度。也就是說，每0.18s產(chǎn)生l個脈沖的速度就是1 Km/h。而如果每0.18s產(chǎn)生

13、了10個脈沖，那么速度就為10Km/h。</p><p>　　在前面的說明中認為自行車輪箍的輻條間距是5cm。對于比較粗糙的速度計這個數(shù)據(jù)已經(jīng)足夠了。如果想更準確的測定速度，就需要對自行車輪箍的輻條間距進行準確的測定。那么圖和才能更準確的測定輻條的間距呢？</p><p>　　在輪箍上做一記號使他轉動，求得轉動一周時的距離A，假設輪箍的輻條數(shù)為B.那么輻條間距即為A/B=C。所以發(fā)生基準脈

14、沖的fosc為：</p><p>　　T=3600*c/100000</p><p>　　Fosc=1/T=100000/3600*c(Hz){這里3600s=1h，100000cm=1Km}</p><p>　　例：以24英寸自行車為例。</p><p>　　當A=188cm，B=36根，C=5.2cm時</p><p&

15、gt;　　fosc= 100000/3600*5.2=5.34（Hz）</p><p><b>　　2.2設計總思路</b></p><p>　　有了上述光電傳感器檢測速度，如果把它再與計數(shù)器·、基準脈沖(0.18s)發(fā)生部分電路組合起來，就可以構成自行車用速度計。圖2是按照這個思路制作的速度計的電路原理框圖。但計數(shù)器是直接用7段數(shù)字表示器表示計數(shù)的內容的，

16、這就是說，計數(shù)器變化的情況全部都被顯示出來。</p><p>　　3 電路總原理框圖設計</p><p><b>　　3.1電路圖</b></p><p><b>　　3.2元件明細表</b></p><p><b>　　元件明細表</b></p><p&

17、gt;<b>　　4 單元電路設計</b></p><p>　　4.1車輪轉動的探測</p><p>　　車輪轉動的探測利利用如圖3所示的發(fā)光部分電路和受光部分電路。發(fā)光部分電路利用紅外發(fā)光二極管，受光部分電路利用光電傳感器，與光電計數(shù)器相比，由于檢測距離短，所以電路變得簡單。發(fā)光部分電路可以原封不動地用直流驅動。受光部分電路的放大倍數(shù)也不必很高。受光部分電路的反相

18、器使用施密特反相器74HC14。實驗時發(fā)現(xiàn)使用74HC04時常常發(fā)生誤動作。</p><p>　　4.2基準脈沖發(fā)生部分</p><p>　　如上所述，顯示大約每隔0.18s變化1次。這里基準脈沖發(fā)生部分電路采用RC振蕩器。如果對準確性和穩(wěn)定性的要求高，可以采用石英振蕩器和計數(shù)器分頻電路的組合電路。不過使用的RC數(shù)具將很多。如果再考慮到輪箍變形等因素引起的誤差，那么僅僅使用準確的基準振蕩起

19、并沒有實際意義，所以還足使用RC振蕩器即可，利用上述RC振蕩器產(chǎn)生fosc=5.55Hz即0.18s的振蕩波形，如圖4所示。</p><p><b>　　4.3計數(shù)器電路</b></p><p>　　每0.18s對計數(shù)器進行一次復位，這樣計數(shù)器的任務是對每個0.18s的脈沖個數(shù)進行計數(shù)，如果計數(shù)為20個，則速度為20Km/h，如果計數(shù)為23個.則速度就為23Km/h。

20、由于每0.18s對計數(shù)器進行復位一次，所以在復位前應用鎖存器將上述的計數(shù)脈沖進鎖存。這里計數(shù)器采用使用兩片10進制計數(shù)器74HC 160，這是由于自行車的速度，如果慢行的話人約是10Km/h稍微加快大約有20~30Km/h。所以可以采用兩片10進制計數(shù)器級聯(lián)，如圖4所示。這樣最高的速度計數(shù)可以達到99Km/h,最小刻度位為1Km/h。</p><p>　　4.4鎖存器及譯碼顯示電路</p><

21、p>　　鎖存器采用74HC175，譯碼芯片采.用CD4511，顯示數(shù)、嗎管采用1位7段數(shù).字表示器BS202。由于計數(shù)器每0.18s復位一次，所以利用每到達0.18s時的進位信號開啟鎖存器進行鎖存，之后立即對計數(shù)器進行復位。</p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　5焊接調試過程</b></p>

22、<p>　　自行車速度計的制作過程所需的芯片比較多，且芯片管腳焊接也比較麻煩，所以在制作過程需要特別小心，同時，各種芯片管腳圖也該熟悉了解。再有，拿到的電路板也有一定的排線問題，比如該接地的沒接地，氣短數(shù)碼顯示管的管腳連線也都出現(xiàn)問題。這就需要我們割板、跳線焊接。</p><p>　　計數(shù)器部分電路以及發(fā)光部分、受光部分電路制作在各自的基板上。工作中，沒有脈沖進入時的顯示為0?；鶞拭}沖發(fā)生部分方便調整振

23、蕩脈沖，采用可變電阻器。發(fā)光部分和受光部分電路的基板分別裝入圓筒形外殼內，固定在自行車的前車叉上，安裝時注意盡量避免來自橫向的光進入。</p><p>　　利用受光部分的調整用LED對光軸進行重合調整。一旦光進入受光部分，LED就會發(fā)光。實際上在安裝之前應在發(fā)光部分與受光部分之間設置遮蔽物，確認LED不發(fā)光。</p><p><b>　　6 設計總結</b><

24、/p><p>　　通過為期一周的課程設計，我深深的感覺到自己知識的不足，自己原來所學的東西只是一個表面性的，理論性的，而且是理想化的。做課設之前甚至不知道可變電位器怎么接，平時在電路圖上隨手就畫一個，真正做得時候才知道并不是那么容易。</p><p>　　本次課程設計所設計的自行車用速度計基本符合設計要求，可以比較準確的測出自行車的速度，自行車上同時安裝模擬式速度計和現(xiàn)在制作的數(shù)字式速度計，各

25、自測定速度時所顯示的速度基本相同。使用時發(fā)現(xiàn)使用模擬式速度測速時，由于結構上的原因，在突然加速它的指針并沒有立即做出反應，而數(shù)字式速度計則總是即時顯示出該時刻的速度。由于不需要與輪箍接觸，所以使用時非常舒適。</p><p>　　總之，這次我不但收獲了努力的成果——“聲控開關”，還從中充分感受到了“只要功夫深，鐵杵磨成針”。并堅信再難的困難我們也會努力去克服。通過這次課程設計我相信這對于我在以后的發(fā)展中具有深遠的

26、影響。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 李萬臣. 模擬電子技術基礎實驗與課程設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，1994.11</p><p>　　[2] 黃繼昌. 實驗單元電路及其應用.北京電子報.1995年第22期</p><p>　　[3] 楊邦文. 新型實用電路制作200例

27、.北京：高等教育出版社，1995</p><p>　　[4] 閻石主. 數(shù)字電子技術基礎.北京：科學出版社.1988</p><p>　　[5] 童詩白. 模擬電子技術基礎.電子技術應用.1991年第9期</p><p>　　[6] 王吉浩.電子技術實驗與課程設計設計指導[M].高等教育出版社，1997.</p><p>　　[7] 梁言貴．