礦用風(fēng)速傳感器

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）（說明書）題 目：礦用風(fēng)諫傳感器電路設(shè)計姓 名： 李 雪學(xué) 號： 20092004299平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2011年12月9 日平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書姓名專業(yè) 應(yīng)用電子線路（設(shè)計與應(yīng)用方向）任務(wù)下達(dá)日期2011年9_月_19日設(shè)計（論文）開始日期2011年9月260設(shè)計（論文）完成日期2011年12月90設(shè)計（論文）題目： 礦用風(fēng)速傳感器電路設(shè)計A-編制設(shè)計 B -設(shè)計專題（畢業(yè)論文） 指導(dǎo)教師張宏系（部）主任郭宗的2011年12月 9日平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會記錄白動化與信息工程 系應(yīng)用電子線路（設(shè)計與應(yīng)用方向）專業(yè),學(xué)生 李

2、雪于2011年12月 日進(jìn)行了畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯。設(shè)計題目： 礦用風(fēng)速傳感器電路設(shè)計專題（論文）題目：礦用風(fēng)速傳感器電路設(shè)計指導(dǎo)老師：張宏答辯委員會根據(jù)學(xué)生提交的畢業(yè)設(shè)計（論文）材料，根據(jù)學(xué)生答辯情況，經(jīng)答辯委員會討論評定，給予學(xué)生李雪 畢業(yè)設(shè)計（論文）成績?yōu)?。答辯委員會 人，出席 人答辯委員會主任（簽字）： 答辯委員會副主任（簽字）： 答辯委員會委員：, , , ， ， ， v平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）評語第 貞共貞學(xué)生姓名：李姓 專業(yè)應(yīng)用電子線路（設(shè)計與應(yīng)用方向）年級2009畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 礦用風(fēng)速傳感器電路設(shè)計評閱人：指導(dǎo)教師：張宏 （簽字）年 月 日成 績：系（

3、科）主任： （簽字）年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）及答辯評語： IV平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）目錄摘要 1第1章 礦用風(fēng)速傳感器概述 21.1礦用風(fēng)速傳感器的作用 21.2礦用風(fēng)速傳感器的安裝位置 21.3礦用風(fēng)速傳感器的技術(shù)指標(biāo) 21.4礦用風(fēng)速傳感器的分類 21.5測風(fēng)方法31.6測風(fēng)注意事項 41.7各類傳感器性能比較51.8超聲波風(fēng)速傳感器的主要特點 6第2章工作原理及設(shè)計方案 82.1工作原理82.1.1卡曼渦街原理 .8.2.1.2超聲波旋渦式風(fēng)速傳感器工作原理 92.2設(shè)計方案10第3章各部分電路設(shè)計 123.1電源電路的設(shè)計123.2發(fā)身寸電路設(shè)計133.2.1電

4、感三點式振蕩器1.33.2.2乙類推挽功率放大電路 153.2.3相關(guān)的計算1.63.3超聲波發(fā)射/接收電路 173.4接收電路的設(shè)計193.4.1中頻放大電路 1.93.4.2檢波電路193.4.3低頻放大電路 213.5整形電路的設(shè)計 223.6頻率-電流裝換電路的設(shè)計 233.7 顯示 電路的設(shè)計 24第4章 風(fēng)速傳感器的使用 304.1使用前的準(zhǔn)備304.2傳感器接線 304.3風(fēng)速傳感器使用注意事項314.4維護(hù)與保養(yǎng)31結(jié)束語 33致謝 34參考文獻(xiàn) 1附錄 21平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）摘要礦用傳感器是煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的“耳目”，它用丁監(jiān)測煤礦環(huán)境參數(shù)與生產(chǎn)過程參數(shù)

5、， 將各種物理量轉(zhuǎn)換為電信號。煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)是煤炭高產(chǎn)、高效、安全生產(chǎn)的重要保證。世界各主要產(chǎn)煤國對 此都十分重視，研制、生產(chǎn)和推廣使用了環(huán)境安全、軌道運輸、膠帶運輸、提升運輸、 供電、排水、礦山壓力、火災(zāi)、水災(zāi)、煤與瓦斯突出、大型機(jī)電設(shè)備健康狀況等監(jiān)控系 統(tǒng)，提高了生產(chǎn)率和設(shè)備利用率，增強(qiáng)了礦山安全。隨著傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和信息傳輸技術(shù)的發(fā)展和在煤礦的應(yīng)用， 為適應(yīng)機(jī)械化采煤的需要，礦井監(jiān)控系統(tǒng)由早期的單一參數(shù)的監(jiān)測系統(tǒng)，發(fā)展為多參數(shù)單方面監(jiān)控系統(tǒng)。這些系統(tǒng)均針對某一方面的多參數(shù)監(jiān)控，這包括環(huán)境安全監(jiān)控系統(tǒng)、 軌道運輸監(jiān)控系統(tǒng)，膠帶運輸監(jiān)控系統(tǒng)、提升運輸監(jiān)控系統(tǒng)、供電監(jiān)控系統(tǒng)

6、、排水監(jiān)控 系統(tǒng)、礦山壓力監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、水災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、煤與瓦斯突出監(jiān)控系統(tǒng)、大 型機(jī)電設(shè)備健康狀況監(jiān)控系統(tǒng)等。環(huán)境安全監(jiān)控系統(tǒng)主要用來監(jiān)測甲烷濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、氧氣濃 度、硫化氫濃度、風(fēng)速、負(fù)壓、濕度、溫度、風(fēng)門狀態(tài)、風(fēng)窗狀態(tài)、風(fēng)筒狀態(tài)、局部通 風(fēng)機(jī)開停、主通風(fēng)機(jī)開停、工作電壓、工作電流等，并實現(xiàn)甲烷超限聲光報警、斷電和 甲烷風(fēng)電閉鎖控制等。環(huán)境參數(shù)傳感器包括甲烷、一氧化碳、二氧化碳、溫度、濕度、風(fēng)速、絕對壓力、 相對壓力（負(fù)壓）、粉塵、煙霧等傳感器。生產(chǎn)參數(shù)傳感器包括機(jī)電設(shè)備開/停、料位、 皮帶秤重、機(jī)組位置、皮帶打滑、電壓、電流、功率等傳感器。礦用風(fēng)速傳感器在煤礦

7、開采業(yè)中的作用， 不可小覷。在煤礦開采時風(fēng)速的大小直接 影響礦工的生命安全，風(fēng)速太小，有害氣體得不到及時的稀釋，可能導(dǎo)致爆炸；如瓦斯 爆炸。當(dāng)風(fēng)速太大時，可能導(dǎo)致粉塵爆炸。因此風(fēng)速傳感器在煤礦開采中至關(guān)重要。主要是將信號轉(zhuǎn)換為超聲波，利用接收換能器接收經(jīng)過風(fēng)速調(diào)制的信號。然后經(jīng)過 中頻放大、檢波、低頻放大、整形后得到方波，然后分兩路，一路送給就地顯示，一路 進(jìn)行F/I轉(zhuǎn)換。5第1章 礦用風(fēng)速傳感器概述1.1礦用風(fēng)速傳感器的作用礦用風(fēng)速傳感器用丁檢測煤礦井下各坑道、風(fēng)口、主風(fēng)扇等處的風(fēng)速。在煤炭開采 的過程中，總有瓦斯涌出。為稀釋礦井空氣中的瓦斯，需不斷地向井下輸送新鮮空氣。 風(fēng)量是通風(fēng)系統(tǒng)的重

8、要參數(shù)之一。因此，對礦井風(fēng)速的監(jiān)測是礦井監(jiān)控的主要內(nèi)容之一1.2礦用風(fēng)速傳感器的安裝位置安裝：風(fēng)速傳感器可安裝在主要測風(fēng)站和進(jìn)回風(fēng)巷等地。安裝地應(yīng)在距頂板較好無 明顯淋水，不妨礙運輸和行人安全的地方，傳感頭指向應(yīng)與風(fēng)流方向一致。安裝前應(yīng)首 先測量通道平均風(fēng)速，任選一點安裝，遙控器對準(zhǔn)傳感器按動上、下鍵，使就地顯示為 平均風(fēng)速即可。注意：傳感器安裝一定要牢固，不得擺動，傳感器測風(fēng)面一定要垂直風(fēng) 流方向。1.3礦用風(fēng)速傳感器的技術(shù)指標(biāo)測量范圍：0.415m/s測量誤差： + 0.3m/s輸出信號：頻率型 200Hz1000Hz或電流型1mA5mA工作電壓：12V21V(DC)工作電流： 90 mA

9、傳輸距離： 2Km1.4礦用風(fēng)速傳感器的分類(1) 按傳感器用途可分為環(huán)境參數(shù)傳感器與生產(chǎn)參數(shù)傳感器。(2) 按供電方式可分為自帶電源式傳感器與外接電源式傳感器兩種。(3) 按其輸出信號形式可分為模擬量、開關(guān)量、累計脈沖量等。模擬信號應(yīng)符合 下列信號制式：電流模擬信號為 15mA或420mA，頻率模擬信號為2001000Hz 或515Hz。(4) 按作用原理不同可分為：機(jī)械翼式風(fēng)速傳感器、電子翼式風(fēng)速傳感器、熱效 應(yīng)式風(fēng)速傳感器超聲波風(fēng)速傳感器。(5) 按風(fēng)速的測量范圍可分為高速風(fēng)速傳感器(V10m/s)、中速風(fēng)速傳感器 (V=0.5m/s 10m/s)、低速風(fēng)速傳感器(V =0.3m/s 0

10、.5m/s)1.5測風(fēng)方法測量井巷的風(fēng)量一般要在測風(fēng)站內(nèi)進(jìn)行， 在沒有測風(fēng)站的巷道中測風(fēng)時，要選一段 巷道沒有漏風(fēng)、支架齊全、斷面規(guī)整的直線段進(jìn)行測風(fēng)。空氣在井巷中流動時，由丁受到內(nèi)外摩擦的影響，風(fēng)速在巷道斷面內(nèi)的分布是不均勻的，如圖1-1所示。在巷道軸心部分風(fēng)速最大，而靠近巷道周壁風(fēng)速最小，通常所說 的風(fēng)速是指平均風(fēng)速而言，故用風(fēng)速傳感器測風(fēng)必須測出平均風(fēng)速。 為了測得巷道斷面 上的平均風(fēng)速，測風(fēng)時可采用路線法，即將風(fēng)速傳感器按圖1-2所示的路線均勻移動測出斷面上的風(fēng)速；或者采用分格定點法，如圖 1-3所示，即將巷道斷面分為若干方格， 使風(fēng)表在每格內(nèi)停留相等的時問，進(jìn)行移動測定，然后計算出平

11、均風(fēng)速。根據(jù)斷面大小,常用的有9點法、12點法等。圖1-1風(fēng)速流動狀態(tài)圖1-2線路法測風(fēng)圖1-3定點法測風(fēng)測風(fēng)時，根據(jù)測風(fēng)員的站立姿勢不同乂分為迎面法和側(cè)身法兩種。迎面法是測風(fēng)員面向風(fēng)流方向，手持風(fēng)速傳感器，將手臂向正前方伸直進(jìn)行測風(fēng)。此時因測風(fēng)人員立丁巷道中間，阻擋了風(fēng)流前進(jìn)，降低了風(fēng)速傳感器測得的風(fēng)速。為了消除測風(fēng)時人體對風(fēng)流的影響，須將測算的真實風(fēng)速乘以校正系數(shù) （1.14）才能得出實際 風(fēng)速。側(cè)身法是測風(fēng)人員背向巷道壁站立，手持風(fēng)速傳感器，將手臂向風(fēng)流垂直方向伸直， 然后測風(fēng)。用側(cè)身法測風(fēng)時，測風(fēng)人員立丁巷道內(nèi)減少了通風(fēng)斷面，從而增大了風(fēng)速， 需對測風(fēng)結(jié)果進(jìn)行校正，其校正系數(shù)按下式計算

12、：S -0.4 K =S式中K-測風(fēng)校正系數(shù)，S測風(fēng)站的斷面積（m2）,0.4-測風(fēng)人員阻擋風(fēng)流的斷面積（m2）。1.6測風(fēng)注意事項(1) 風(fēng)速傳感器度盤一側(cè)背向風(fēng)流，即測風(fēng)員能看到度盤；否則，風(fēng)速傳感器指針 會發(fā)生倒轉(zhuǎn)。(2) 風(fēng)速傳感器不能距人體太近，否則會引起較大的誤差。(3) 風(fēng)速傳感器在測量路線上移動時，速度一定要均勻。在實際工作中，這點常不被重視，由此引起的誤差是很大的。如果風(fēng)速傳感器在巷道中心部分停留的時間長，則測量結(jié)果較實際風(fēng)速偏高；反之，測量結(jié)果較實際值偏低。(4) 葉輪式風(fēng)速傳感器一定要與風(fēng)流方向垂直，在傾斜巷道測風(fēng)時，更應(yīng)注意。如表1-1傳感器偏角對測量結(jié)果的影響。由表

13、1-1可知偏角10°以內(nèi)時所產(chǎn)生的誤差可忽略 不計。表1-1傳感器偏角對測量結(jié)果的影響風(fēng)度偏角/( ° )風(fēng)表平均讀數(shù)誤差/%O141 . OO. 355140.51.4210139. O2.5015137.56.5020132. O(5) 在同一斷面測風(fēng)次數(shù)不應(yīng)小丁 3,三次測量結(jié)果的最大誤差不應(yīng)超過 5%。(6) 傳感器的量程應(yīng)和測定的風(fēng)速相適應(yīng)，否則將造成風(fēng)速傳感器損壞或量程不準(zhǔn) 確。(7) 為了減小測量誤差，一般要求在1 min時間內(nèi)，使傳感器從移動路線的起點到達(dá)終 點。(8 )使用前還應(yīng)注意傳感器的校正有效期。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）1.7各類

14、傳感器性能比較表1-2各類傳感器性能的比較9礦用風(fēng)速傳感器的種類優(yōu)點缺點精度低，不能直接指示風(fēng)機(jī)械翼式風(fēng)速傳感器接近開關(guān)式體積小，質(zhì)量輕，可測平速，不能自動遙測，不能均速度。測微風(fēng)。葉片有慣性運動，所以測能發(fā)展遙測，精確度比機(jī)量值偏大，體積和質(zhì)量比電子翼式風(fēng)速傳感器（感應(yīng)式）械翼式高，能直接指示瞬機(jī)械翼式大，構(gòu)造復(fù)雜,熱效應(yīng)式風(fēng)速傳感器電容式光電式熱線式熱球式時風(fēng)速。風(fēng)速過高不能測、風(fēng)速過低也不能測。熱敏電阻和熱球的測值沒有慣性影響，高低風(fēng)速呈非線性，受濕度和氣體均可測，能發(fā)展遙測。熱敏電阻式成份的影響。結(jié)構(gòu)簡單，壽命長，性能穩(wěn)定，不受風(fēng)流的影響，精超聲波風(fēng)速傳感器度高，風(fēng)速測量范圍大。通過表

15、中的比較，可以明顯的看到，設(shè)計傳感器最好的選擇就是超聲波風(fēng)速傳感器。 不僅結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，不受風(fēng)流影響而且精度高，測量范圍大。1.8超聲波風(fēng)速傳感器的主要特點礦井的風(fēng)速傳感器主要有超聲波時差式和超聲波旋渦式兩種。1. 超聲波時差式風(fēng)速傳感器：它是應(yīng)用超聲波的時差來測定風(fēng)速的，當(dāng)超聲波以速度 v從甲地傳到距離L的乙地時，所需的時間為t.如圖1-4;t=LV乙1-5所示。圖1-5 順風(fēng)和逆風(fēng)的條件下所需的傳播時間分列為 順風(fēng)時：t = v I逆風(fēng)時：trLt . 和 t_，即:圖1-4順風(fēng)的條件下如果空氣以速度V運動時，超聲波從甲地到乙地所需時間為:t=V VlV L是V在v方向的分量。在順風(fēng)

16、和逆風(fēng)的條件下，如果超聲波傳播距離相同，如圖平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)11 _V Vl v V2Vlt t_ L L LL / 11、Vl=(- )21 t一不難看出，通過測量順風(fēng)逆風(fēng)超聲波時差關(guān)系,(1 _)就可以測定風(fēng)速大小。t t_2. 超聲波旋渦式風(fēng)速傳感器具有如下特點(1)采用超聲波渦街原理具有可動部件， 可靠性高介質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)等特點。(2)采用高集成數(shù)字化電路，電路結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠, 便丁維修與調(diào)試(3)外殼采用全不銹鋼材料-設(shè)計，增強(qiáng)了傳感器的抗沖擊和抗腐蝕能 力，通過兩者的比較最終選擇超聲波旋渦式風(fēng)速傳感器電路進(jìn)行設(shè)計。3. 超聲波旋渦式風(fēng)速傳感器具有如下優(yōu)點

17、：(1) 無可動部件，無機(jī)械磨損，性能穩(wěn)定，使用壽命長；(2) 輸出本身就是與風(fēng)速成線性關(guān)系的脈沖頻率信號，沒有零點漂移，且敏感元 件靈敏度變化不會直接影響輸出，測量精度高；(3) 輸出信號不受流體特性(溫度、濕度、壓力、成份、密度、粘度、礦塵等) 影響；(4) 響應(yīng)迅速。#平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）15第2章工作原理及設(shè)計方案2.1工作原理礦用風(fēng)速傳感器是利用卡曼渦街原理和超聲波旋渦式風(fēng)速傳感器工作原理，下面分別介紹卡曼渦街效應(yīng)和旋渦式風(fēng)速傳感器工作原理。2.1.1卡曼渦街原理超聲波旋渦式風(fēng)速傳感器是利用卡曼渦街效應(yīng)設(shè)計的。 在流體中設(shè)置旋渦發(fā)生體（阻 流體），從旋渦發(fā)生體

18、兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡曼渦街，如圖 2-1 所示。旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。流動方向0圖2-1卡曼渦街效應(yīng), vf = s d式中：f-漩渦頻率；&常數(shù)；圓柱形擋體的s值為0.21;v-未擾動流體的速度；d-阻擋體寬度（或直徑）首先將風(fēng)速轉(zhuǎn)換成與風(fēng)速成正比的旋渦頻率， 然后通過超聲波將旋渦頻率轉(zhuǎn)換成超 聲波脈沖，后將超聲波脈沖轉(zhuǎn)換成電脈沖，從而測得風(fēng)速。 由丁超聲波旋渦式風(fēng)速傳感 器具有壽命長，易維護(hù)，成本低等優(yōu)點。因此，在礦井監(jiān)控系統(tǒng)中獲得了廣泛應(yīng)用。我們知道，在流動的水中，垂直丁流向插人一阻擋體，在阻擋體的下游會產(chǎn)生兩歹0 內(nèi)旋的互相交替的旋渦。可以證

19、明：在無限界流場中，垂直流向插入一根無限長非流線 形阻擋體，阻擋體的下游將產(chǎn)生兩歹0內(nèi)旋、互相交替的旋渦，若對流速、阻擋體截面面 積和形狀作適當(dāng)?shù)南拗?，則旋渦頻率與流速成正比：其旋渦的發(fā)生頻率為f,被測介質(zhì)來流的平均速度為 V ,旋渦發(fā)生體迎面寬度為d ,交替產(chǎn)生的漩渦數(shù)通過壓電元件檢 測出頻率f ,經(jīng)電子線路檢測后送給定時控制器、鎖定寄存器進(jìn)行運算處理給顯示電路進(jìn)行顯示2.1.2超聲波旋渦式風(fēng)速傳感器工作原理：如圖2-2所示。在風(fēng)洞中設(shè)置確定旋渦發(fā)生桿（即阻擋體），在阻擋體下方安裝一 對超聲波發(fā)射器和接收器，當(dāng)流動空氣經(jīng)過旋渦發(fā)生桿時，在其下方產(chǎn)生兩列內(nèi)旋相互 交替的旋渦。由丁旋渦對超聲波的

20、阻擋作用,超聲波接收器將會收到強(qiáng)度隨旋渦頻率變 化的超聲波，即旋渦沒有阻擋超聲波時，接收到的超聲波強(qiáng)度最大，旋渦正好阻擋超聲 波時，接收到的超聲波強(qiáng)度最小。超聲波接收器將接收到的幅度變化的超聲波轉(zhuǎn)換成電 信號，所經(jīng)過放大、解調(diào)、整形等就可獲得與風(fēng)速成正比的脈沖頻率。發(fā)射換能器圖2-2 超聲波旋渦式風(fēng)速傳感器工作原理當(dāng)發(fā)生桿一定時，風(fēng)速越大，形成的卡曼旋渦就越強(qiáng)，對超聲波束調(diào)制度越大。當(dāng) 風(fēng)速很低時，會形不成旋渦。為檢測較低的風(fēng)速，可以增大發(fā)生桿直徑或提高超聲波接收器的靈敏度。能產(chǎn)生旋渦的發(fā)生桿直徑與風(fēng)速關(guān)系如圖2-3所示。11t1風(fēng)速（m/s）圖2-3 產(chǎn)生旋渦的發(fā)生桿直徑與風(fēng)速關(guān)系為了解決低

21、風(fēng)速的測量問題，首先要設(shè)法提高調(diào)制度，方法一是選擇合理的漩渦發(fā) 生體；方法二是用靈敏度高的超聲波換能器，超聲波發(fā)射與接收器的形狀、斷面尺寸、 相對位置及安裝緊固程度和偏移角等都會影響靈敏度。超聲波發(fā)射與接收器應(yīng)設(shè)置在其軸線距發(fā)生桿的距離為發(fā)生桿直徑 6倍的地方，以保證線性度。超聲波的工作頻率應(yīng) 為140150kHz,即高丁風(fēng)速旋渦頻率兩個數(shù)量級，但不要過高，過高會造成超聲波在 空氣中傳播時的嚴(yán)重衰減。2.2設(shè)計方案礦用風(fēng)速傳感器主要由：電源電路，發(fā)射電路，接收電路，整形電路，頻流轉(zhuǎn)換， 就地顯示組成。超聲波旋渦風(fēng)速傳感器是利用卡曼渦街對超聲波調(diào)制原理來實現(xiàn)對風(fēng)速 的測量的。傳感器輸出15mA的

22、直流模擬信號，其值對應(yīng) 0.415m/s的風(fēng)速值。并有 就地數(shù)字顯示功能，直讀風(fēng)速值?？蓪γ旱V井下的風(fēng)速進(jìn)行遙測。其測量范圍0.415m/s。1. 電源電路：由三端固定集成穩(wěn)壓器 W和由閘流管SCR、穩(wěn)壓管D4組成的保護(hù)電 路構(gòu)成。由電源箱供給21V 450mA直流電源，經(jīng)本電路穩(wěn)壓后輸出12V直流電壓作為 傳感器的工作電路，當(dāng) W由丁某種原因損壞，使輸出電壓大丁 13V時，穩(wěn)壓管D4被 擊穿，閘流管SCR導(dǎo)通電流經(jīng)SCR流入地，從而實現(xiàn)就地保護(hù)。2. 發(fā)射電路：該電路由電感三點式振蕩器（哈特萊電路）和乙類推挽功率放大器組 成。振蕩器產(chǎn)生145KHz的連續(xù)等幅正弦波，由變壓器輸入端，經(jīng)功率放大

23、后施加到發(fā) 射換能器F上。發(fā)射電壓約11V，發(fā)射功率約200mW。3. 接收電路：由中頻放大器、檢波器、低頻放大器組成。發(fā)射換能器發(fā)出的超聲波，經(jīng)空氣衰減后，被接收換能器接收，轉(zhuǎn)換能量損失很大， 接收換能器輸出的信號很微弱，一般只有幾毫伏，為了滿足檢波器的需要，實現(xiàn)大信號檢波而采用了中頻放大器專門對接收換能器輸出的信號進(jìn)行放大。中頻放大器由兩級 LC選頻放大器組成，放大器的中心頻率為145KHz，頻帶寬度為3 KHz,電壓放大倍數(shù) 為600800倍，輸出電壓有效值為1V。檢波器將中頻放大器輸出的調(diào)幅信號中的低頻漩渦信號檢出送給低頻放大器，檢波器輸出電壓幅值為510 mV,其值隨風(fēng)速增加而增大。

24、低頻放大器采用8FC7型單電源運放構(gòu)成兩級放大器，每級放大約20倍，頻率范圍在201200Hz,當(dāng)輸入端短路時，輸出端噪聲電壓不大丁1 mV.4. 整形電路：由BG6、BG7兩只硅晶體管構(gòu)成，把低頻放大器輸出的近似正弦波信 號轉(zhuǎn)換成矩形波，完成波形變換，一路送給就地顯示電路，另一路送給頻率一電流轉(zhuǎn)換 電路。5. 頻率一電流轉(zhuǎn)換電路：由 CMOS單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC4、單電源運算放大器IC5、場 效應(yīng)晶體管BGs和硅晶體管BG9構(gòu)成。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC4輸出脈沖TM由R42和C26確定，由施密特整形電路輸入的矩形 波信號，經(jīng)單穩(wěn)態(tài)電路再次整形后輸出脈寬包定幅值包定的矩形脈沖，經(jīng)R43、WD2、R41、

25、R46、C27分壓濾波后，輸出01V直流電壓信號，完成頻率一電壓轉(zhuǎn)換。輸出電壓 信號可以由WD2在小范圍內(nèi)調(diào)整。由IC5、BG8、BG9、構(gòu)成包流電路，WD為模擬負(fù)載電阻。WD5為采樣電阻，IC5 結(jié)成同相放大工作狀態(tài)，包流電路將01V直流電壓信號轉(zhuǎn)化成15mA直流電流信號， 經(jīng)長線輸送至礦井監(jiān)測系統(tǒng)、電源箱，從而完成頻率一電流轉(zhuǎn)換。6.就地數(shù)字顯示電路。由CMOS定時控制器IC6,十進(jìn)制數(shù)字寄存譯碼器IC7、IC8、 IC9和數(shù)碼管等構(gòu)成。定時控制器IC6由晶體振蕩器SZ和R56、C30、C31構(gòu)成晶體振蕩器，產(chǎn)生32768Hz 的振蕩頻率，經(jīng)分頻后，由IC6的12腳輸出32Hz,占空比為5

26、0%的方波信號作為數(shù)碼 管的驅(qū)動信號。IC6的2、3腳接入R54、R57構(gòu)成施密特觸發(fā)器，對輸入的被測脈沖進(jìn) 行整形，被測信號由IC3的2腳輸入。R55、C29決定單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的單穩(wěn)時間，其值應(yīng) 取得比最小輸入信號周期小些，以免前一個單穩(wěn)時間尚未結(jié)束，后一個輸入信號乂到來。IC7、IC8、IC9的鎖定寄存器選通信號是由IC6的15腳供給。它是由定時器的窄脈 沖產(chǎn)生器產(chǎn)生的間隔周期為 1s,脈寬脈沖為1.5x10-5的負(fù)窄脈沖信號。IC7、IC8、IC9 的活零信號由IC6的11腳供給。它是由定時控制器的窄脈沖產(chǎn)生器產(chǎn)生的間隔周期為 1s,脈寬脈沖為1.5x10-5的正窄脈沖信號。被測脈沖由IC

27、6的10腳輸出送給IC7的計數(shù) 輸入端6腳進(jìn)行計數(shù)。當(dāng)計數(shù)時間到1秒鐘時，選通信號到來，給IC7 IC9鎖定寄存器 解鎖，所測信號進(jìn)入譯碼器,顯示器將顯示這 1秒鐘的測量值。選通脈沖后，液晶顯示 器保持測量值，同時活零信號對計數(shù)器活零?；盍忝}沖過后，計數(shù)器開始下一秒鐘的計數(shù)。當(dāng)計數(shù)乂到1秒鐘是，選通信號乂到來，鎖定寄存器乂解鎖，液晶顯示器顯示新的 測量值。如此循環(huán)，顯示器將不斷地顯示新的測量值，其顯示周期為1秒，如圖2-4.超聲波發(fā)生器|F選頻放大器檢波器低頻放大器°發(fā)生桿岡流I施密特整形電路|M FH變換器CMOS就地顯電源電路.r井電路圖2-4風(fēng)速傳感器原理框圖第3章各部分電路設(shè)

28、計3.1電源電路的設(shè)計電源電路的作用就是為發(fā)射電路，接收電路，整形電路，頻流轉(zhuǎn)換電路提供+12V電源，為就地顯示電路提供+5V電源；由煤礦電源箱KDW6B提供+21V電壓；為了得到 +12V電壓和+5V電壓可以利用三端固定集成穩(wěn)壓器 7812和穩(wěn)壓二極管。三端固定輸出集成穩(wěn)壓器通用產(chǎn)品有 CW7800系列（正電源）和CW7900系列（負(fù) 電源）。CW7800基本應(yīng)用電路：（7812）如圖3-1;圖3-1CW7800基本應(yīng)用電路由丁輸出電壓決定丁集成穩(wěn)壓器，故輸出電壓為12V，最大電流1.5A。為使電路正常工作，要求輸入電壓U1比輸出電壓U0至少大2.53V。輸出電容C1用以抵消輸入 端較長接線

29、的電感效應(yīng)，以防止自激振蕩，還可以抑制電源的高頻脈沖干擾。一般取 0.11uF。輸出端電容C2、C3用以改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，消除電路的高頻噪聲，同時 也具有消振作用。V是保護(hù)二極管，用來防止輸入端短路時輸出電容C3所存儲電荷通過穩(wěn)壓器放電而損壞器件。穩(wěn)壓二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導(dǎo)體器件.在這臨界擊穿點上，反向電阻降低到一個 很小的數(shù)值，在這個低阻區(qū)中電流增加而電壓則保持 包定。當(dāng)電壓過高時要進(jìn)行斷電保護(hù)，還要考慮自激振蕩，故設(shè)計出圖3-2。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)圖3-2電源電路Ci、C2為電容，用丁濾波；Ci用以抵消輸入端較長接線的電感效應(yīng)，以

30、防止自激 振蕩，還可以抑制電源的高頻脈沖干擾，C2用以改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，消除電路的高頻噪聲，同時也具有消振作用。Ri為限流電阻;Di、D4為穩(wěn)壓管二極管；SCR為晶閘 管；W為7812三端固定集成穩(wěn)壓器。Vcc輸出電壓經(jīng)過Ci濾波，W穩(wěn)壓輸出12V電壓經(jīng)C2濾波提供給后續(xù)電路，Di 穩(wěn)壓得到5V電源給顯示電路供電；當(dāng)W出現(xiàn)故障，輸出電壓高丁 i3V時穩(wěn)壓管D4被 擊穿，晶閘管SCR導(dǎo)通，電流經(jīng)D4和SCR流入地，從而實現(xiàn)保護(hù)。3.2發(fā)射電路設(shè)計3.2.1電感三點式振蕩器振蕩器的組成部分：放大器、正反饋電路和選頻網(wǎng)絡(luò)。放大器能對振蕩器輸入端所 加的輸入信號予以放大使輸出信號保持包定的數(shù)值。 正

31、反饋電路保證向振蕩器輸入端提 供的反饋信號是相位相同的，只有這樣才能使振蕩維持下去。選頻網(wǎng)絡(luò)則只允許某個特 定頻率fo能通過，使振蕩器產(chǎn)生單一頻率的輸出。正弦波振蕩器按照選頻網(wǎng)絡(luò)所用的元件可以分成 LC振蕩器、RC振蕩器和石英 晶體振蕩器三種。石英晶體振蕩器有很高的頻率穩(wěn)定度， 只在要求很高的場合使用。在 一般家用電器中，大量使用著各種 LC振蕩器和RC振蕩器。振蕩電路的作用：是一種能量轉(zhuǎn)換裝置 一直流電能轉(zhuǎn)換為具有一定頻率的交流 電能。其構(gòu)成的電路叫振蕩電路.（能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫做振蕩電路。）振蕩器能不能振蕩起來并維持穩(wěn)定的輸出是由以下兩個條件決定的：i.是反饋電壓Uf和輸入電壓U i

32、要相等，這是振幅平衡條件。2.是Uf和Ui必須相位相同，這是相位平衡條件，也就是說必須保證是正反饋。一般情況下，振幅平衡條件往往容易做到，所以在判斷一個振蕩電路能否振蕩，主要是看它的相位平衡條件是否成立。電感三點式振蕩電路的特點是：頻率范圍寬、容易起振，但輸出含有較多高次調(diào)波,波形較差。它的振蕩頻率是: 幾十兆赫以下的正弦波信號，其中f。-12： LC、L=L 1 + L2 + 2M o常用丁產(chǎn)生i19LC振蕩器的選頻網(wǎng)絡(luò)是LC諧振電路。它們的振蕩頻率都比較高，常見電路有3種。（1）變壓器反饋LC振蕩電路（2）電容三點式振蕩電路（3）電感三點式振蕩電路振蕩電路中的放大器都是用的共發(fā)射極電路。共

33、發(fā)射極接法的振蕩器增益較高，容易起振。也可以把振蕩電路中的放大器接成共基極電路形式。共基極接法的振蕩器振蕩頻率比較高，而且頻率穩(wěn)定性好；故設(shè)計出由電感三點式振蕩器（哈特萊電路）圖 3-3電感三點式振蕩電路的特點是：頻率范圍寬、容易起振，但輸出含有較多高次調(diào)波， 波形較差。常用丁產(chǎn)生幾十兆赫以下的正弦波信號。電感線圈L1和L2是一個線圈，a點是中間抽頭。如果設(shè)某個瞬間集電極電流減小， 線圈上的瞬時極性如圖所示，反饋到發(fā)射極性對地為正，圖中三極管是共基極接法，所以使發(fā)射結(jié)的凈輸入減小，集電極電流減小， 符合正反饋的相位條件。晶體管的輸入電 壓和反饋電壓是同相的，滿足相位平衡條件的，因此電路能起振。

34、由丁晶體管的3個極是分別接在電感的3個點上的，因此被稱為電感三點式振蕩電路。ZJi為濾波網(wǎng)絡(luò)；R4、R5、R6組成分壓式偏置電路；C4為交流旁路電容；C6為隔直 電容；三極管BGi為振蕩管；Li、L2和C5組成并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)“大電容畫為導(dǎo)線， 小電容不變；大電感開路，小電感保持；電阻省略的原則”畫出交流通路圖3-4 :圖3-4電感三點式振蕩器的交流通路3.2.2乙類推挽功率放大電路圖3-5乙類推挽功率放大電路(2)工作原理(令 VBE(on)=0,即 擴(kuò)90° )Tri完成Ti、T2兩管輪流工作Tr2完成電流波形上下合成在正弦信號激勵下，iBi、iB2、ici、iC2均為半個正弦

35、波，Ucei、UCE2為完整正弦 波0T/2 : Ti導(dǎo)通，T2截止，產(chǎn)生上半個正弦波iCi , iCi通過RL ;T/2T : Ti截止，T2導(dǎo)通，產(chǎn)生下半個正弦波iC2 , iC2通過RL ;在一個周期內(nèi)在RL上合成一個完整的正弦波。由LC振蕩器產(chǎn)生i45KHz正弦波，經(jīng)過乙類推挽功率放大器放大后由發(fā)射換能器 轉(zhuǎn)換為超聲波發(fā)射出去。圖3-6發(fā)射電路3.2.3相關(guān)的計算起振條件：.振幅起振條件：AUF >1相位起振條件：甲a+Wf=2n兀（n=0,1,2,3平衡條件：振蕩平衡條件：AuF =1,相位平衡條件：棗a+棗f=2n （n=0,1,2,3Au :放大倍數(shù);F反饋系數(shù)UoAu =

36、-UiUf F = UoLC振蕩頻率是1f ° 2" LC,其中 L=L1 + L2+ 2M 。其中 L=0.3uH, C=4uF; WJ f0 =145KHz2二，LC2二、4 10" 0.3 10*平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）3.3超聲波發(fā)射/接收電路1. 超聲波發(fā)射接收頭壓電陶瓷超聲波換能器，壓電陶瓷超聲波換能器體積小，靈敏 度高、性能可靠、價格低廉，是遙控、遙測、報警等電子裝置最理想的電子器件、用此換能器構(gòu)成的超聲波遙控開關(guān)，可使家電產(chǎn)品、電子玩具加速更新?lián)Q代，提高市場競爭能力。2. 技術(shù)參數(shù)發(fā)射距離:8- 10米 發(fā)射角度:30-60靈敏

37、度：70dB / V / ubar諧振頻率：40KH九1KHZ （UCM T40K1 發(fā)射用）40KH乙 1KHZ （UCM R40K1 接收用） 頻 帶寬：2KH丘0.5KHZ外形尺寸：旅16m心22.5mm3. 使用環(huán)境溫 度：-20C + 60 C 相對濕度：20 ±5C時達(dá)98%4. 使用注意事項兩接線腳焊接時間不宜過長，以免器件內(nèi)之焊點溶化脫焊及造成底座與接線腳之間 松動，不宜與腐蝕性物質(zhì)接觸由VT1、VT2組成正反饋回授振蕩器。電路的振蕩頻率決定丁反饋元件的 T40-16, 其諧振頻率為40kH2kHZ。頻率穩(wěn)定性好，不需作任何調(diào)整，并由 T40-16作為換能 器發(fā)出40

38、kHZ的超聲波信號。電感L1與電容C2調(diào)諧在40kHZ起作諧振作用。本電路 適應(yīng)電壓較寬（312V），且頻率不變。電感采用固定式，電感量 5.1mH。整機(jī)工作電 流約25mA。發(fā)射超聲波信號大丁 8m。單穩(wěn)式超聲波接收器電路原理圖，超聲波換能器R40-16諧振頻率為40kHZ,經(jīng)R40-16選頻后，將40kHZ以外的干擾信號衰減，只有諧振丁 40kHZ的有用信號（發(fā)射 機(jī)信號）送入VTiVT3組成的高通放大器放大，經(jīng)C5, VDi檢出直流分量，控制VT4, VT5組成的電子開關(guān)帶動繼電器 K工作。由丁該電路僅作單路信號放大，當(dāng)發(fā)射機(jī)每發(fā) 射一次超聲波信號時，接收機(jī)的繼電器吸合一次（吸合時間同發(fā)

39、射機(jī)發(fā)射信號時間相 同），無記憶保持功能?？捎米鳠o線遙控攝象機(jī)快門控制、兒童玩具控制、窗簾控制等。 電路中VT1的6 >200VT2的6 >15®他元件自定。電路不需調(diào)試即可工作。如靈敏 度和抗干擾不夠，可檢查三極管的6值與電容C4的容量是否偏差太大。經(jīng)實測，配合相應(yīng)的發(fā)射機(jī)，遙控距離可達(dá)8m以上。在室內(nèi)因墻壁反射，故沒有方向性。電路工作 電壓3V,靜態(tài)電流小丁 10mA。圖3-8 40kHZ超聲波信號的接收電路233.4接收電路的設(shè)計3.4.1中頻放大電路發(fā)射換能器發(fā)出的超聲波，經(jīng)空氣衰減后，被接收換能器接收，轉(zhuǎn)換能量損失很大， 接收換能器輸出的信號很微弱，一般只有幾毫

40、伏，為了滿足檢波器的需要，實現(xiàn)大信號檢波而采用了中頻放大器專門對接收換能器輸出的信號進(jìn)行放大。中頻放大器由兩級 LC選頻放大器組成，放大器的中心頻率為145KHz，頻帶寬度為3 KHz,電壓放大倍數(shù) 為600800倍，輸出電壓有效值為 1V,當(dāng)輸入端短路時輸出端最大噪聲電壓不大丁 4mVo中頻放大器是由兩級LC選頻放大器組成，S為接收換能器；C8為隔直電容Rii、 R12為分壓電阻，調(diào)節(jié)兩者的比值，就可以獲得 BG4勺基極正偏電壓值。Rl3、C9和R15、C11用來改善電路的溫度穩(wěn)定性。圖3-9中頻放大電路3.4.2檢波電路檢波電路的作用是從調(diào)幅波中取出低頻信號。它的工作過程正好和調(diào)幅相反。檢

41、波過程也是一個頻率變換過程，也要使用非線性元器件。常用的有二極管和三極管。另外為了取出低頻有用信號，還必須使用濾波器濾除高頻分量，所以檢波電路通常包含非 線性元器件和濾波器兩部分。下面圖 3-10舉二極管檢波器為例說明它的工作。圖3-10二極管檢波電路圖3-10是一個二極管檢波電路。 VD是檢波元件，C和R是低通濾波器。當(dāng) 輸入的已調(diào)波信號較大時，二極管 VD是斷續(xù)工作的。正半周時，二極管導(dǎo)通， 對C 充電；負(fù)半周和輸入電壓較小時，二極管截止， C對R放電。在R兩端得到的電壓 包含的頻率成分很多，經(jīng)過電容 C濾除了高頻部分，再經(jīng)過隔直流電容 C0的隔直流 作用，在輸出端就可得到還原的低頻信號。

42、圖3-11檢波電路檢波電路：即二極管包絡(luò)檢波（3-11）。由二極管和RC14低通濾波電路組成。二 極管導(dǎo)通時，輸入信號向C14充電，截止時C14向R放電，再輸入信號作用下，二極管 不斷重復(fù)導(dǎo)通和截止，直到充放電達(dá)到平衡，輸出信號跟蹤了輸入信號的包絡(luò)。檢波器將中頻放大器輸出的調(diào)幅信號中的低頻漩渦信號檢出送給低頻放大器，檢波器輸出電壓幅值為510 mV,其值隨風(fēng)速增加而增大。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）3.4.3低頻放大電路如圖3-12所示為單電源低電壓帶通濾波電路圖3-12單電源低電壓帶通濾波電路該電路采用單電源運算放大器 8FC7構(gòu)成二階帶通濾波器，電源電壓范圍可從 3V 到3

43、0V。在決定各元件數(shù)值時，首先確定帶通濾波器的中心頻率f0,再按下表選用合適的電容C(C=Ci=C2)。然后選定Q值。Q值是代表選頻特性的一個參量，Q值高，通帶 就窄。當(dāng)Q=10時，可得每倍頻程-40dB的頻率響應(yīng)特性。但Q值太大，電路穩(wěn)定性差。 一般Q值選擇小丁 10。閉環(huán)增益K,應(yīng)保證在不失真前提下得到盡可能大的輸出幅度。 一般KF小丁 l o圖3-13低頻放大電路如圖3-13所示，低頻放大器采用8FC7型單電源運放構(gòu)成兩級放大器，每級放大 約20倍，頻率范圍在201200Hz，當(dāng)輸入端短路時，輸出端噪聲電壓不大丁1 mV.3.5整形電路的設(shè)計整形電路。由BG6、BG7兩只硅晶體管構(gòu)成，把

44、低頻放大器輸出的近似正弦波信號 轉(zhuǎn)換成矩形波，完成波形變換如圖 3-15, 一路送給就地顯示電路，另一路送給頻率一 電流轉(zhuǎn)換電路。3-15波形圖3.6頻率-電流裝換電路的設(shè)計單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC4的作用:F / V轉(zhuǎn)換電路如圖3-16所示，其工作原理是：利用輸入 脈沖F的上升沿（或下降沿）觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器對應(yīng)每一個輸人脈沖 的上升沿（或下降沿）都有一個包定寬度的脈沖輸出，并且輸出脈沖頻率與輸人脈沖頻 率相等。該脈沖經(jīng) RC濾波器濾波后，電壓 V）隨輸人脈沖頻率的增大而增大，從而將 頻率信號轉(zhuǎn)換電壓信號。各點波形如圖 3-16b所示。Cb)圖3-16整形波27圖3-17 F/I轉(zhuǎn)換電路

45、頻率一電流轉(zhuǎn)換電路。由CMOS單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC4、單電源運算放大器IC5、場效 應(yīng)晶體管BGs和硅晶體管BG9構(gòu)成。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC4輸出脈沖TM由R42和C26確定，由施密特整形電路輸入的矩形波信號，經(jīng)單穩(wěn)態(tài)電路再次整形后輸出脈寬包定幅值包定的矩形脈沖，經(jīng)&3、W公R41、&6、C27分壓濾波后，輸出01V直流電壓信號，完成頻率一電壓轉(zhuǎn)換。輸出電壓信號 可以由WD2在小范圍內(nèi)調(diào)整。由IC5、BG8、BG9、構(gòu)成包流電路，WD為模擬負(fù)載電阻。WD5為采樣電阻，IC5 結(jié)成同相放大工作狀態(tài)，包流電路將01V直流電壓信號轉(zhuǎn)化成15mA直流電流信號， 經(jīng)長線輸送至礦井監(jiān)測系統(tǒng)、電源箱

46、，從而完成頻率一電流轉(zhuǎn)換。3.7顯示電路的設(shè)計顯示電路是由CD4511即（BCD鎖存/ 7段譯碼器/驅(qū)動器），CD4518 （雙BCD同 步加計數(shù)器），LED顯示屏構(gòu)成。1. CD4511是BCD鎖存/ 7段譯碼器/驅(qū)動器，常用的顯示譯碼器件圖 3-18;Vcc f g a b c d e16$1514 13CD45111211109/F1234567811-L 一1111A1A2LT BILEA3A4GNB圖3-18七段鎖存-譯碼-驅(qū)動器CD4511CD4511是專用丁將二-十進(jìn)制代碼（BCD）轉(zhuǎn)換成七段顯示信號的專用標(biāo)準(zhǔn)譯碼 器，它由4位鎖存器，7段譯碼電路和驅(qū)動器三部分組成。CD4511

47、引腳功能：BI : 4腳是消隱輸入控制端，當(dāng)BI=0時，不管其它輸入端狀態(tài)是怎么樣的，七段 數(shù)碼管都會處丁消隱也就是不顯示的狀態(tài)。LE:鎖定控制端，當(dāng)LE=0時，允許譯碼輸出。LE=1時譯碼器是鎖定保持狀態(tài),洋碼器輸出被保持在LE=0時的數(shù)值。LT: 3腳是測試信號的輸入端，當(dāng)BI=1 , LT=0時，譯碼輸出全為1,不管輸入DCBA 狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮全部顯示。它主要用來檢測數(shù)7段碼管是否有物理損壞。Ai、A2、A3、A4、為 8421BCD 碼輸入端。a、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸出端，輸出為高電平 1有效。CD4511的里面有上拉電阻，可直接或者接一個電阻與七段數(shù)碼管接口。數(shù)字電

48、路CD4511的原理（引腳及功能）CD4511是一個用丁驅(qū)動共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD碼一七段碼譯碼 器，特點：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動功能的 CMOS電路能提 供較大的拉電流。可直接驅(qū)動 LED顯示器。CD4511是一片CMOS BCD 一鎖存/7段譯碼/驅(qū)動器，引腳排列如3-18圖所示。 其中a、b、c、d為BCD碼輸入，a為最低位。LT為燈測試端，加高電平時，顯 示器正常顯示，加低電平時，顯示器一直顯示數(shù)碼“8”，各筆段都被點亮，以檢查顯示器是否有故障。BI為消隱功能端，低電平時使所有筆段均消隱，正常顯示時，B1端應(yīng)加高電平*。另外CD4511有拒絕

49、偽碼的特點，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)越過十進(jìn)制數(shù)9（1001）時， 顯示字形也自行消隱。LE是鎖存控制端，高電平時鎖存，低電平時傳輸數(shù)據(jù)。ag是7段輸出，可驅(qū)動共陰LED數(shù)碼管。另外，CD4511顯示數(shù)“6”時，a段消隱；顯示 數(shù)9”時，d段消隱，所以顯示6、9這兩個數(shù)時，字形不太美觀 一般由CD4511和CD4518 配合而成一位計數(shù)顯示電路，若要多位計數(shù)，只需將計數(shù)器級聯(lián)，每級輸出接一只 CD4511和LED數(shù)碼管即可。所謂共陰 LED數(shù)碼管是指7段LED的陰極是連在 一起的，在應(yīng)用中應(yīng)接地。限流電阻要根據(jù)電源電壓來選取，電源電壓5V時可使用300Q 的限流電阻。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論

50、文）CD4511的工作原理(1)CD4511的工作真值表如表3-1表3-1 CD 4511的真值表輸入輸出LEBILIDCBAabcdefg顯示XX0XXXX11111118X01XXXX0000000消隱0110000111111000110001011000010110010110110120110011111100130110100011001140110101101101150110110001111160110111111000701110001111111801110011110011901110100000000消隱01110110000000消隱01111000000000消隱

51、01111010000000消隱01111100000000消隱0111111000000消隱111XXXX鎖存(2) .鎖存功能譯碼器的鎖存電路由傳輸門和反相器組成，傳輸門的導(dǎo)通或截止由控制端 LE的電 平狀態(tài)。當(dāng)LE為“0”電平導(dǎo)通，TG2截止；當(dāng)LE為“1”電平時，TG1截止，TG2 導(dǎo)通，此時有鎖存作用。（3）.譯碼CD4511譯碼用兩級或非門擔(dān)任，為了簡化線路，先用二輸入端與非門對輸入數(shù)據(jù)B、C進(jìn)行組合，得出就,吏 豆匠四項，然后將輸入的數(shù)據(jù) A、D一起用或非門 譯碼。.消隱BI為消隱功能端，該端施加某一電平后，迫使 B端輸出為低電平，字形消隱。消迎，J的電平為j"CD=（

52、c+B ） D+BI如不考慮消隱BI項，便得J= （B+C） D據(jù)上式，當(dāng)輸入BCD代碼從1010-1111時，J端都為“1”電平，從而使顯示器 中的字形消隱。2. CD4518是一個雙BCD同步加計數(shù)器，由兩個相同的同步 4級計數(shù)器組成。CD4518引腳功能（管腳功能）如下：1CP、2CP:時鐘輸入端。1CR、2CR:活除端。1EN、2EN:計數(shù)允許控制端。1Q01Q3：計數(shù)器輸出端。2Q02Q3：計數(shù)器輸出端。Vdd：正電源Vss：地。圖3-19 CD4518同步加計數(shù)器CD4518是一個同步加計數(shù)器，在一個封裝中含有兩個可互換二 /十進(jìn)制計數(shù)器， 其功能引腳分別為17和915.該CD45

53、18計數(shù)器是單路系列脈沖輸入（1腳或2腳; 9腳或10腳），4路BCD碼信號輸出（3腳6腳；11腳14腳）。CD4518控制功能：CD4518有兩個時鐘輸入端CP和EN,若用時鐘上升沿觸發(fā)，信 號由CP輸入，此時EN端為高電平1,若用時鐘下降沿觸發(fā)，信號由EN輸入，此時CP端 為低電平0,同時復(fù)位端Cr也保持低電平0,只有滿足了這些條件時，電路才會處丁計數(shù) 狀態(tài).否則沒辦法工作。將數(shù)片CD4518申行級聯(lián)時，盡管每片CD4518屆并行計數(shù)，但就整體而言已變成 申行計數(shù)了。需要指出，CD4518未設(shè)置進(jìn)位端，但可利用Q4做輸出端。有人誤將第一 級的Q4端接到第二級的CP端，結(jié)果發(fā)現(xiàn)計數(shù)變成“逢八進(jìn)一” 了。原因在丁Q4是在CP8作用下產(chǎn)生正跳變的，其上升沿