課程設(shè)計：自行車用速度計

1、電子技術(shù)課程設(shè)計報告 設(shè)計課題：自 行 車 測 速 計 姓 名： 學(xué) 號： 專 業(yè)：電 子 科 學(xué) 與 技 術(shù) 指導(dǎo)老師： 設(shè)計時間： 目錄一、 課題簡介·····································&

2、#183;······3二、 方案設(shè)計··········································

3、;··31) 自行車用速度計的原理·······························32) 設(shè)計總思路·············

4、·····························5三、 各單元電路設(shè)計和參數(shù)計算··················&#

5、183;·········61) 車輪轉(zhuǎn)動的探測······························62) 基準(zhǔn)脈沖發(fā)生部分······

6、83;·····························63) 計數(shù)器電路···················

7、···········74) 鎖存器及譯碼顯示器電路······························75) 參數(shù)計算·····&

8、#183;······································7四、 總電路圖··········

9、;·································8五、 焊接調(diào)試過程···············&

10、#183;·······················11六、 設(shè)計總結(jié)························

11、3;··················11七、 參考文獻······························&

12、#183;············12八、 附····································&

13、#183;············13 一課題簡介:1、要求自行車用速度計滿足下列條件： a、無接觸式的檢測自行車的速度； b、將檢測到的速度用數(shù)顯示式顯示。2、 焊接調(diào)試出實物后進行驗收。二.方案設(shè)計1、 自行車用速度計的原理 所謂速度表示在1小時內(nèi)前進多少距離。測定速度的方法有很多種，使用最多的方法是利用自行車車輪的旋轉(zhuǎn)。車輪總是與地面接觸的，而且車輪的旋轉(zhuǎn)也總是與自行車前進的距離相對應(yīng)的。 圖1 自行車用速度計的原理示意圖 圖1是利用輻條旋轉(zhuǎn)的自行車用速度計的原理示意圖

14、。自行車的車輪有許多輻條，它支撐著輪箍。在車架上安裝傻瓜紅外線二極管和光傳感器構(gòu)成的廣電傳感器，每當(dāng)輻條通過傳感器時會產(chǎn)生脈沖。如果把脈沖算成距離用來表達速度，就是所謂的速度計?，F(xiàn)在假設(shè)輻條與輻條之間的間隔是5cm，當(dāng)行駛1km需要1h時自行車以1km/h行駛時，每前進5cm所需時間為這樣如果每隔0.18s就有輻條在光電傳感器前通過，其運行速度就為1km/h。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，沒0.18s產(chǎn)生1個脈沖的速度就是1km/h。而如果每0.18產(chǎn)生了10個脈沖，那么虛度就為10km/h。在前面的說明

15、中認(rèn)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(zhǔn)確的測定速度，就需要對自行車輪箍的輻條間距進行準(zhǔn)確的測定。那么圖和才能更準(zhǔn)確的測定輻條的間距呢？在輪箍上做一記號使他轉(zhuǎn)動，求得轉(zhuǎn)動一周時的距離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)脈沖的fosc為：例：以24英寸自行車為例。 2、 設(shè)計總思路有了上述光電傳感器檢測速度，通過把他再與計數(shù)器、基準(zhǔn)脈沖（0.18s）發(fā)生部分電路組合起來，就可以構(gòu)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)字表示器技術(shù)的內(nèi)容的，這就是說，計數(shù)器變化的情況全部都被顯

16、示出來。對于速度計來說，如果原封不動的用0.18s內(nèi)側(cè)得的脈沖數(shù)表示速度，那么當(dāng)速度為10km/h時，因為0.18s/10=0.018s，所以就應(yīng)該在18ms沒拘束變化1次。18ms變化1次也就是每秒變化55次，這種變化速度是人眼看不到的作為計數(shù)器的動作，是在00.18s器件計數(shù)，然后再次在下一個00.18s器件計數(shù)，如此重復(fù)的侗族。如果能夠把地0.18s，也就是一次計數(shù)結(jié)束上課的數(shù)據(jù)鎖存到另外的存儲器中，在下一次計數(shù)結(jié)束之前顯示這個被鎖存的數(shù)據(jù)就可以了。這就是說顯示的數(shù)據(jù)是每隔0.18s改變一次。 圖2 電路原理框圖三、各單元電路設(shè)計和參數(shù)計算1、 車輪轉(zhuǎn)動的探測 車輪轉(zhuǎn)動的探測利用如圖3所

17、示的發(fā)光不放電路和受光不放電路。發(fā)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的用直流驅(qū)動。受光部分電路的發(fā)達倍數(shù)也不必很高。受光部分電路的反相器使用施密特74HC1。實驗時發(fā)現(xiàn)使用74HC14時常常發(fā)生誤動作。2、 基準(zhǔn)脈沖發(fā)生部分如上所述，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震蕩器。如果對準(zhǔn)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IC樹木將很多。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)振蕩器并沒有實際意義，所以還是使用

18、RC振蕩器即可，利用上述RC振蕩器產(chǎn)生fosc=5.55Hz即0.18的振蕩波，如圖4所示。3、 計數(shù)器電路 每0.18s對計數(shù)器進行一次復(fù)位，這樣計數(shù)器的任務(wù)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20 Km/h，如果計數(shù)為23個，則速度為23 Km/h。由于每0.18s對計數(shù)器進行一次復(fù)位，所以在復(fù)位前應(yīng)用鎖存器將上訴的計數(shù)脈沖進行鎖存。這里計數(shù)器采用兩片10進制計數(shù)器74HC160，這是由于自行車的速度，如果慢行的話大約是10 Km/h，稍微加快大約有2030 Km/h。所以可采用兩片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99 Km/h，最小刻

19、度位為1 Km/h。4、 鎖存器及譯碼顯示器電路 鎖存器采用74HC175,譯碼芯片采用CD4511，顯示數(shù)碼管采用1位7段數(shù)字表示器BS202。由于計數(shù)器每0.18s復(fù)位一次，所以利用每達到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(fù)位。5、 參數(shù)計算 根據(jù)總電路圖可知道需要以下元器件： R1=10K R2=10K R3=680K R4為電位器500K R5 R18 =330 14個（電阻單位為歐） C1=100pF C2=100pF C3=0.1uF 計數(shù)器 SN74HC160 2個 SN74HC175 2個 七段譯碼器 CD4511 2個 半導(dǎo)體數(shù)碼管 BS201A

20、2個 六路反相器 SN74HC14 1個；四、總電路圖五、焊接調(diào)試過程 自行車速度計制作過程所需時間和器件比較多，由于芯片的管腳多而復(fù)雜容易在焊接過程中出現(xiàn)虛焊漏焊的情況，此外在元器件中還有電路板存在著設(shè)計問題，電路板并不是按照電路圖所制作的所以電路板有很多線路都需要進行割線和跳線，此過程比較麻煩需要時間和耐心通過割線跳線最后使得數(shù)碼管能夠得以顯示數(shù)值。 在沒有脈沖時顯示為0基準(zhǔn)脈沖發(fā)生時數(shù)碼管上顯示一定的數(shù)值。然后將成品固定在自行車上隨著車子的前進數(shù)碼管會顯示出不同的數(shù)值。六、設(shè)計總結(jié) 本次課程設(shè)計給我?guī)砹嗽S多新知識，增強了我的動手能力，給生活添加了快樂，他同時也告訴我應(yīng)該與同學(xué)相互幫助，互相團結(jié)的團隊精神。就此產(chǎn)品是對我本學(xué)期所學(xué)的知識進行的全面總結(jié)，明白了自己學(xué)到了什么還缺少什么，找到了自己的不足之處，對我以后的學(xué)習(xí)工作有很大的幫助。課程設(shè)計是我們學(xué)習(xí)過程中一個十分重要的環(huán)節(jié)。是鍛煉我們運用所學(xué)知識