課程設(shè)計(jì)---自行車用速度計(jì)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì)</p><p>　　2012 年 7月 1日</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　課程 電 子 技 術(shù) 課 程 設(shè) 計(jì) </p><p>　　題目

2、 自行車用速度計(jì) </p><p><b>　　主要內(nèi)容：</b></p><p>　　利用車輪的轉(zhuǎn)速來(lái)測(cè)定自行車的前進(jìn)速度。</p><p><b>　　基本要求：</b></p><p>　　1.利用光

3、電傳感器與計(jì)數(shù)器?、基準(zhǔn)脈沖(0.18s)發(fā)生部分電路組合起來(lái)。</p><p>　　2.無(wú)接觸式的檢測(cè)自行車的速度</p><p>　　3.將檢測(cè)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(wàn)臣. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，

4、1994.11</p><p>　　[2] 黃繼昌. 實(shí)驗(yàn)單元電路及其應(yīng)用.北京電子報(bào).1995年第22期</p><p>　　[3] 楊邦文. 新型實(shí)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(shù)基礎(chǔ).北京：科學(xué)出版社.1988</p><p>　　[5] 童詩(shī)白. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).

5、電子技術(shù)應(yīng)用.1991年第9期</p><p>　　[6] 王吉浩.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].高等教育出版社，1997.</p><p>　　[7] 梁言貴．現(xiàn)代電路集成手冊(cè)．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(dǎo)教師

6、 </p><p>　　專業(yè)負(fù)責(zé)人 </p><p>　　2012年 6 月24 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 任務(wù)和要求1</p><p>　　2 總體方案設(shè)計(jì)與選擇

7、1</p><p>　　2.1自行車用速度計(jì)原理1</p><p>　　2.2設(shè)計(jì)總思路2</p><p>　　3 電路總原理框圖設(shè)計(jì)2</p><p><b>　　3.1 電路圖2</b></p><p>　　3.2元件明細(xì)表5</p><p>　　4 單元

8、電路設(shè)計(jì)5</p><p>　　4.1車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的探測(cè)5</p><p>　　4.2基準(zhǔn)脈沖發(fā)生部分6</p><p>　　4.3計(jì)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(diào)試過程7</p><p><b>　　6 設(shè)計(jì)總

9、結(jié)7</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)8</b></p><p><b>　　1 任務(wù)和要求</b></p><p>　　(1)任務(wù)：利用車輪的轉(zhuǎn)速來(lái)測(cè)定自行車的前進(jìn)速度</p><p>　　(2)要求：1.利用光電傳感器與計(jì)數(shù)器?、基準(zhǔn)脈沖(0.18s)發(fā)生部分電路組

10、合起來(lái)。</p><p>　　2.無(wú)接觸式的檢測(cè)自行車的速度</p><p>　　3.將檢測(cè)到的速度用數(shù)顯示式顯示。</p><p>　　2 總體方案設(shè)計(jì)與選擇</p><p>　　2.1自行車用速度計(jì)原理</p><p>　　假設(shè)車輪的圓周長(zhǎng)是lm，而且每秒鐘轉(zhuǎn)動(dòng)一圈。那么經(jīng)過1h后將前進(jìn) 。也就是說(shuō)，車輪轉(zhuǎn)動(dòng)越快

11、，車速也就越快，我們可以利用這個(gè)原理制作自行車用速度計(jì)。</p><p>　　圖1是利用輻條旋轉(zhuǎn)的自行車用速度計(jì)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(gòu)成的光電傳感器，每當(dāng)輻條通過傳感器時(shí)會(huì)產(chǎn)生脈沖。如果把脈沖換算成距離用來(lái)表示速度，就是所謂的速度計(jì)?，F(xiàn)</p><p>　　在假設(shè)輻條與輻條之間的間隔是5cm，當(dāng)行駛1 Km (1OOOOOc

12、m )需要1h(3600秒)時(shí)，自行車以1 Km/h行駛時(shí)，每前進(jìn)5cm需要時(shí)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(yùn)行速度就為1Km/h。</p><p>　　也就是說(shuō)，如果對(duì)0.18s間輻條通過光電傳感器的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)的話，那么這個(gè)計(jì)數(shù)值就表示以Km/h為單位的速度。也就是說(shuō)，每0.18s產(chǎn)生l個(gè)脈沖的速度就是1 Km/h。而如果每0.18s產(chǎn)生

13、了10個(gè)脈沖，那么速度就為10Km/h。</p><p>　　在前面的說(shuō)明中認(rèn)為自行車輪箍的輻條間距是5cm。對(duì)于比較粗糙的速度計(jì)這個(gè)數(shù)據(jù)已經(jīng)足夠了。如果想更準(zhǔn)確的測(cè)定速度，就需要對(duì)自行車輪箍的輻條間距進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)定。那么圖和才能更準(zhǔn)確的測(cè)定輻條的間距呢？</p><p>　　在輪箍上做一記號(hào)使他轉(zhuǎn)動(dòng)，求得轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)的距離A，假設(shè)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(zhǔn)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(dāng)A=188cm，B=36根，C=5.2cm時(shí)</p><p&

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

16、這就是說(shuō)，計(jì)數(shù)器變化的情況全部都被顯示出來(lái)。</p><p>　　3 電路總原理框圖設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1電路圖</b></p><p><b>　　3.2元件明細(xì)表</b></p><p><b>　　元件明細(xì)表</b></p><p&

17、gt;<b>　　4 單元電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的探測(cè)</p><p>　　車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的探測(cè)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(jì)數(shù)器相比，由于檢測(cè)距離短，所以電路變得簡(jiǎn)單。發(fā)光部分電路可以原封不動(dòng)地用直流驅(qū)動(dòng)。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(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)使用74HC04時(shí)常常發(fā)生誤動(dòng)作。</p><p>　　4.2基準(zhǔn)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(zhǔn)脈沖發(fā)生部分電路采用RC振蕩器。如果對(duì)準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的要求高，可以采用石英振蕩器和計(jì)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(zhǔn)確的基準(zhǔn)振蕩起

19、并沒有實(shí)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(jì)數(shù)器電路</b></p><p>　　每0.18s對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行一次復(fù)位，這樣計(jì)數(shù)器的任務(wù)是對(duì)每個(gè)0.18s的脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如果計(jì)數(shù)為20個(gè)，則速度為20Km/h，如果計(jì)數(shù)為23個(gè).則速度就為23Km/h。

20、由于每0.18s對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行復(fù)位一次，所以在復(fù)位前應(yīng)用鎖存器將上述的計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)鎖存。這里計(jì)數(shù)器采用使用兩片10進(jìn)制計(jì)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(jìn)制計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)，如圖4所示。這樣最高的速度計(jì)數(shù)可以達(dá)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(jì)數(shù)器每0.18s復(fù)位一次，所以利用每到達(dá)0.18s時(shí)的進(jìn)位信號(hào)開啟鎖存器進(jìn)行鎖存，之后立即對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行復(fù)位。</p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　5焊接調(diào)試過程</b></p>

22、<p>　　自行車速度計(jì)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(shí)，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(jì)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(jìn)入時(shí)的顯示為0?；鶞?zhǔn)脈沖發(fā)生部分方便調(diào)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(nèi)，固定在自行車的前車叉上，安裝時(shí)注意盡量避免來(lái)自橫向的光進(jìn)入。</p><p>　　利用受光部分的調(diào)整用LED對(duì)光軸進(jìn)行重合調(diào)整。一旦光進(jìn)入受光部分，LED就會(huì)發(fā)光。實(shí)際上在安裝之前應(yīng)在發(fā)光部分與受光部分之間設(shè)置遮蔽物，確認(rèn)LED不發(fā)光。</p><p><b>　　6 設(shè)計(jì)總結(jié)</b><

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

25、自測(cè)定速度時(shí)所顯示的速度基本相同。使用時(shí)發(fā)現(xiàn)使用模擬式速度測(cè)速時(shí)，由于結(jié)構(gòu)上的原因，在突然加速它的指針并沒有立即做出反應(yīng)，而數(shù)字式速度計(jì)則總是即時(shí)顯示出該時(shí)刻的速度。由于不需要與輪箍接觸，所以使用時(shí)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(guān)”，還從中充分感受到了“只要功夫深，鐵杵磨成針”。并堅(jiān)信再難的困難我們也會(huì)努力去克服。通過這次課程設(shè)計(jì)我相信這對(duì)于我在以后的發(fā)展中具有深遠(yuǎn)的

26、影響。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 李萬(wàn)臣. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.11</p><p>　　[2] 黃繼昌. 實(shí)驗(yàn)單元電路及其應(yīng)用.北京電子報(bào).1995年第22期</p><p>　　[3] 楊邦文. 新型實(shí)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(shù)基礎(chǔ).北京：科學(xué)出版社.1988</p><p>　　[5] 童詩(shī)白. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).電子技術(shù)應(yīng)用.1991年第9期</p><p>　　[6] 王吉浩.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].高等教育出版社，1997.</p><p>　　[7] 梁言貴．