課程設計---自行車測速計

1、<p>　　設計課題：自 行 車 測 速 計 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　課題簡介····················

2、························3</p><p>　　方案設計········

3、····································3<

4、;/p><p>　　自行車用速度計的原理·······························3<

5、;/p><p>　　設計總思路································

6、83;·········5</p><p>　　各單元電路設計和參數(shù)計算·····················&

7、#183;······6</p><p>　　車輪轉(zhuǎn)動的探測························

8、3;·····6</p><p>　　基準脈沖發(fā)生部分··························

9、··········6</p><p>　　計數(shù)器電路······················

10、;········7</p><p>　　鎖存器及譯碼顯示器電路······················

11、3;·······7</p><p>　　參數(shù)計算························

12、3;···················7</p><p>　　總電路圖············

13、3;······························8</p><p>　　焊接調(diào)試過程·&#

14、183;····································

15、·11</p><p>　　設計總結(jié)·······························

16、;············11</p><p>　　參考文獻···················

17、3;·······················12</p><p>　　附·········

18、····································

19、3;···13</p><p><b>　　一．課題簡介:</b></p><p>　　1、要求自行車用速度計滿足下列條件：</p><p>　　a、無接觸式的檢測自行車的速度；</p><p>　　b、將檢測到的速度用數(shù)顯示式顯示。</p><p>　　焊接調(diào)試出實

20、物后進行驗收。</p><p><b>　　二.方案設計</b></p><p>　　自行車用速度計的原理</p><p>　　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的。</p><p>　　圖1

21、 自行車用速度計的原理示意圖</p><p>　　圖1是利用輻條旋轉(zhuǎn)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。在車架上安裝傻瓜紅外線二極管和光傳感器構(gòu)成的廣電傳感器，每當輻條通過傳感器時會產(chǎn)生脈沖。如果把脈沖算成距離用來表達速度，就是所謂的速度計?，F(xiàn)在假設輻條與輻條之間的間隔是5cm，當行駛1km需要1h時自行車以1km/h行駛時，每前進5cm所需時間為</p><

22、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，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。</p><p>　　在前面的說明中認為自行車輪箍的輻

23、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(zhuǎn)動，求得轉(zhuǎn)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)生基準脈沖的fosc為：</p><p>　　例：以24英寸自行車為例。</p><

24、;p><b>　　設計總思路</b></p><p>　　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示出來。</p><p>　　對于速度計來說，如果原封不動的用

25、0.18s內(nèi)側(cè)得的脈沖數(shù)表示速度，那么當速度為10km/h時，因為0.18s/10=0.018s，所以就應該在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0~0.18s器件計數(shù)，然后再次在下一個0~0.18s器件計數(shù)，如此重復的侗族。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)

26、據(jù)是每隔0.18s改變一次。</p><p>　　圖2 電路原理框圖</p><p>　　三、各單元電路設計和參數(shù)計算</p><p><b>　　車輪轉(zhuǎn)動的探測</b></p><p>　　車輪轉(zhuǎn)動的探測利用如圖3所示的發(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

27、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。</p><p><b>　　基準脈沖發(fā)生部分</b></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震蕩器。如果對準確

28、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，那么僅僅使用準確的基準振蕩器并沒有實際意義，所以還是使用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。</p><p><b>　　計數(shù)器電路</b></p><p>　　每0.18s對計數(shù)器進

29、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)器進行一次復位，所以在復位前應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20~30 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)

30、可以達到99 Km/h，最小刻度位為1 Km/h。</p><p>　　鎖存器及譯碼顯示器電路</p><p>　　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)器進行復位。</p><p><b>　　參

31、數(shù)計算</b></p><p>　　根據(jù)總電路圖可知道需要以下元器件：</p><p><b>　　R1=10K</b></p><p><b>　　R2=10K</b></p><p><b>　　R3=680K</b></p><p>　

32、　R4為電位器500K</p><p>　　R5~ R18 =330 14個（電阻單位為歐）</p><p><b>　　C1=100pF</b></p><p><b>　　C2=100pF</b></p><p><b>　　C3=0.1uF</b></p>

33、<p>　　計數(shù)器 SN74HC160 2個</p><p>　　SN74HC175 2個</p><p>　　七段譯碼器 CD4511 2個</p><p>　　半導體數(shù)碼管 BS201A 2個</p><p>　　六路反相器 SN74HC14 1個；</p><p><b&

34、gt;　　四、總電路圖</b></p><p><b>　　五、焊接調(diào)試過程</b></p><p>　　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

35、最后使得數(shù)碼管能夠得以顯示數(shù)值。</p><p>　　在沒有脈沖時顯示為0基準脈沖發(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。</p><p><b>　　六、設計總結(jié)</b></p><p>　　本次課程設計給我?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，他同時也告訴我應該與同學相

36、互幫助，互相團結(jié)的團隊精神。就此產(chǎn)品是對我本學期所學的知識進行的全面總結(jié)，明白了自己學到了什么還缺少什么，找到了自己的不足之處，對我以后的學習工作有很大的幫助。課程設計是我們學習過程中一個十分重要的環(huán)節(jié)。是鍛煉我們運用所學知識正確分析和解決問題的一個重要方面，也是培養(yǎng)應用型人才的要求。</p><p>　　通過這次課程設計，我在選題，查閱資料，分析原理，組裝焊接，調(diào)試及故障處理以及課程設計任務書寫方面，得到了系統(tǒng)

37、的鍛煉。我對電子產(chǎn)品的開發(fā)持有濃厚的興趣，通過這次課程設計也使我學到了很多電路知識，電腦知識以及相關(guān)軟件的知識，通過畢業(yè)課程設計這個過程，鞏固了我的理論知識，并且提高了 的理論應用到實際的能力。總之，本次課程設計是我的電子設計之路的良好開端。我會以此為契機，在以后的電子開發(fā)工作中取得更好的成績。</p><p>　　此次設計，我僅僅做出的是個小產(chǎn)品，簡單實用，不但大大提高了我的動手能力，還對我以后的設計新產(chǎn)品打下

38、一個基礎，也給予我一個啟發(fā)，面臨者接下來的學業(yè)和將來的就業(yè)，我將充分發(fā)揮我的主觀能動性和在學校學到的一切知識。為母校舔光，為自己的前程奮斗！這次課程設計的順利進行，我深刻明白了理論知識與社會實踐相結(jié)合的道理，從中得到了以前書本知識鎖不曾得到的知識。更加明白了如今信息時代電子技能知識的重要性。增強了我對實際工藝技術(shù)，電子技術(shù)和設備技術(shù)等方面的認識，掌握了分析處理方法，調(diào)試，計算等基本技能的訓練，具有一點程度的時間工作能力。</p&g

39、t;<p>　　面對如此激烈的市場競爭體系，只有努力賬務好電子技能知識訪客在競爭中立于不敗之地。希望自己以后通過自己的不斷努力獲得更多的工藝和電子技能。</p><p><b>　　七、參考資料</b></p><p>　　1、《模擬電子技術(shù)基礎實驗與課程設計》 李萬臣等編著</p><p>　　2、《實驗單元電路及其應用》