2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、<p><b>  目 錄</b></p><p>  1速度表選題背景2</p><p>  2速度表設(shè)計方案論證2</p><p>  2.1速度表設(shè)計的要求及技術(shù)指標(biāo)2</p><p>  2.2 設(shè)計方案論證2</p><p>  2.3 總體設(shè)計方案框圖及分析2<

2、;/p><p>  3速度表各單元電路設(shè)計3</p><p>  3.1 脈沖發(fā)生源電路設(shè)計3</p><p>  3.2 信號處理電路設(shè)計3</p><p>  3.3 顯示電路設(shè)計5</p><p>  4速度表整體電路設(shè)計7</p><p>  4.1 整體電路圖及工作原理7<

3、;/p><p>  4.2 電路參數(shù)計算8</p><p>  4.3 整機電路性能分析8</p><p><b>  5設(shè)計總結(jié)8</b></p><p><b>  參考文獻10</b></p><p>  1. 速度表選題背景</p><p>

4、;  汽車在日常生活中應(yīng)用已經(jīng)很廣泛了,而不同情況下對汽車的行駛速度有很多不同的要求,這就需要在車上裝有精確便捷的速度表</p><p>  從經(jīng)濟等因素來看,汽車目前乃至今后都有著廣闊的發(fā)展空間。目前市面上汽車的速度表都是機械的,看起來不夠直觀與方便。如果能用LED直接顯示出來速度值,就可節(jié)省用戶的時間及精力處理汽車行進過程中的突發(fā)事件。</p><p>  應(yīng)用數(shù)電課所學(xué)的知識,以及各

5、邏輯器件的合理組合可以設(shè)計出滿足要求的速度表。</p><p>  2.速度表設(shè)計方案論證</p><p>  2.1速度表設(shè)計的要求及技術(shù)指標(biāo)</p><p>  1.顯示汽車Km/h數(shù); </p><p>  2.車輪每轉(zhuǎn)一圈,有一傳感脈沖;每個脈沖代表1m的距離; </p><p>  3.采樣周期設(shè)為10S;

6、</p><p>  4.要求顯示到小數(shù)點后邊兩位; </p><p><b>  5.用數(shù)碼管顯示;</b></p><p>  6,最高時速小于300Km/h。 </p><p><b>  2.2設(shè)計方案論證</b></p><p>  本設(shè)計先通過霍爾式傳感器采集車輪

7、每轉(zhuǎn)一圈所產(chǎn)生的傳感脈沖,但這個脈沖一個不規(guī)則的方波信號且信號幅度很小,所以要通過放大電路和整形電路對采集的脈沖進行處理,再通過計數(shù)器記錄產(chǎn)生脈沖的個數(shù),最后通過譯碼器和數(shù)碼管對汽車的速度進行顯示。本設(shè)計簡單易懂,操作起來容易,而且較節(jié)省費用。</p><p>  2.3總體設(shè)計方案框圖及分析</p><p>  圖2-1 總設(shè)計框圖</p><p>  首先通過霍

8、爾式傳感器收集車輪每轉(zhuǎn)一周所產(chǎn)生的脈沖,放大電路和整形電路是為了將霍爾式傳感器收集來的不規(guī)則且幅度小的脈沖放大和整形,然后通過計數(shù)器計算產(chǎn)生脈沖的個數(shù)并輸出,最后通過譯碼器和LED數(shù)碼管顯示汽車的速度。</p><p>  3.速度表各單元電路設(shè)計</p><p>  3.1脈沖發(fā)生源電路設(shè)計</p><p>  本設(shè)計采用了霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器,霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器是利用

9、霍爾效應(yīng)的原理制成的?;魻栃?yīng)是指在一個矩形半導(dǎo)體薄片上有一電流通過,此時如有一磁場也作用于該半導(dǎo)體材料上,則在垂直于電流方向的半導(dǎo)體兩端,會產(chǎn)生一個很小的電壓,該電壓就稱為霍爾電壓?;魻柺睫D(zhuǎn)速傳感器是使轉(zhuǎn)盤的輸入軸與被測轉(zhuǎn)軸相連,當(dāng)被測轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時,轉(zhuǎn)盤隨之轉(zhuǎn)動,固定在轉(zhuǎn)盤的霍爾傳感器便可在每一個小磁鐵通過時產(chǎn)生一個相應(yīng)的脈沖,檢測出單位時間的脈沖數(shù),便可知被測轉(zhuǎn)速。根據(jù)磁性轉(zhuǎn)盤上磁鐵數(shù)目多少就可確定傳感器測量轉(zhuǎn)速的分辨率。</p

10、><p>  圖3-1 磁性轉(zhuǎn)盤構(gòu)造圖</p><p>  3.2信號處理電路設(shè)計</p><p>  由于霍爾式傳感器輸出的脈沖信號是一個不規(guī)則的方波信號且信號幅度很小,所以必須進行信號的放大整形。放大電路可用三極管組成,采用開關(guān)三極管可以保證放大器具有良好的高頻響應(yīng)。當(dāng)輸入信號為零或負(fù)電壓時,三極管截止,電路輸出高電平;而當(dāng)輸入信號為正電壓時,三極管導(dǎo)通,此時輸出電

11、壓隨著輸入電壓的上升而下降,由于放大器的放大功能降低了對待測信號的幅度要求。</p><p>  圖3-2 信號處理電路</p><p>  利用施密特觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中的正反饋作用,可以把邊沿變化緩慢的周期性信號變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號。輸入的信號只要幅度大于VT+,即可在施密特觸發(fā)器的輸出端得到同等頻率的矩形脈沖信號。</p><p>  從傳感器得到的矩

12、形脈沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生波形畸變。當(dāng)傳輸線上的電容較大時,波形的上升沿將明顯變壞;當(dāng)傳輸線較長,而且接受端的阻抗與傳輸線的阻抗不匹配時,在波形的上升沿和下降沿將產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象;當(dāng)其他脈沖信號通過導(dǎo)線間的分布電容或公共電源線疊加到矩形脈沖信號時,信號上將出現(xiàn)附加的噪聲。無論出現(xiàn)上述的那一種情況,都可以通過用施密特反相觸發(fā)器整形而得到比較理想的矩形脈沖波形。只要施密特觸發(fā)器的VT+和VT-設(shè)置得合適,均能受到滿意的整形效果。</p>

13、<p>  圖3-3 施密特觸發(fā)器波形圖</p><p><b>  3.3顯示電路設(shè)計</b></p><p>  本設(shè)計采用四位同步二進制計數(shù)器74160,當(dāng)RCO=LOAD′=ENP=ENT=1時,電路工作在計數(shù)狀態(tài),圖中與非門G起譯碼作用,當(dāng)電路進入1010狀態(tài)時,它輸出低電平信號。SR鎖存器Q′端輸出低電平作為計數(shù)器的置零信號。若計數(shù)器從000

14、0狀態(tài)開始計數(shù),則第十個計數(shù)輸入脈沖上升沿到達時計數(shù)器進入1010狀態(tài),G輸出低電平,將SR鎖存器置1,Q′端低電平立刻將計數(shù)器置零。這時雖然G輸出的低電平信號隨之消失了,但SR鎖存器的狀態(tài)仍保持不變,因而計數(shù)器的置零信號得以維持。直到計數(shù)脈沖回到低電平以后,SR鎖存器被置零,Q′端的低電平信號才消失。可見,加到計數(shù)器RCD端的置零信號寬度與輸入計數(shù)脈沖高電平持續(xù)時間相等。讓一個脈沖的持續(xù)時間為一秒,則十個脈沖為十秒,十秒一置零,可使采

15、樣周期為十秒。</p><p>  圖3-4四位同步二進制計數(shù)器74160</p><p>  最后一個計數(shù)器采用二進制計數(shù)器,使其只能輸出到2,讓速度表的的顯示值小于300Km/h。</p><p>  圖3-5四位同步二進制計數(shù)器74160</p><p>  為了能以十進制數(shù)碼直觀的顯示數(shù)字系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù),本設(shè)計使用七段數(shù)碼管,這種數(shù)碼

16、管的每個線段都是一個發(fā)光二極管,并且數(shù)碼管中還在右下角處增設(shè)了一個小數(shù)點,形成了所謂的八段譯碼器,八段發(fā)光二極管的陰極是做在一起的,屬于共陰極類型發(fā)光二極管使用的材料與普通的硅二極管和鍺二極管不同,有磷砷化鎵、磷化鎵、砷化鎵等幾種,而且半導(dǎo)體中的雜質(zhì)濃度很高。半導(dǎo)體數(shù)碼管不僅具有工作電壓低、體積小、壽命長、可靠性高等優(yōu)點,而且響應(yīng)時間短,亮度也比較高。BCD譯碼器的輸入是一位BCD碼(以D,C,B,A表示),輸出是數(shù)碼管各段的驅(qū)動信號,

17、也稱4-7譯碼器。用它驅(qū)動共陰LED數(shù)碼管,則輸出應(yīng)為高電平,即輸出為高時,相應(yīng)的顯示段發(fā)光。本設(shè)計采用7448BCD譯碼器。</p><p>  圖3-6 7448BCD譯碼器</p><p>  4.速度表整體電路設(shè)計</p><p>  4.1整體電路圖及工作原理</p><p><b>  圖4-1整機電路圖</b&g

18、t;</p><p>  霍爾式傳感器利用霍爾效應(yīng)使轉(zhuǎn)盤的輸入軸與被測轉(zhuǎn)軸相連,當(dāng)被測轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時,轉(zhuǎn)盤隨之轉(zhuǎn)動,固定在轉(zhuǎn)盤的霍爾傳感器便可在每一個小磁鐵通過時產(chǎn)生一個相應(yīng)的脈沖,檢測出單位時間的脈沖數(shù),便可知被測轉(zhuǎn)速。根據(jù)磁性轉(zhuǎn)盤上磁鐵數(shù)目多少就可確定傳感器測量轉(zhuǎn)速的分辨率。由于霍爾式傳感器輸出的脈沖信號是一個不規(guī)則的方波信號且信號幅度很小,所以必須進行信號的放大整形。放大電路采用三極管組成,則整形電路應(yīng)用了施密

19、特觸發(fā)器,可使其變成規(guī)則的矩形波,每個脈沖代表汽車行進了0.001公里,接著將處理過的信號脈沖接入四位同步二進制計數(shù)器74160,當(dāng)RCO=LOAD′=ENP=ENT=1時,電路工作在計數(shù)狀態(tài),圖中與非門G起譯碼作用,當(dāng)電路進入1010狀態(tài)時,它輸出低電平信號。SR鎖存器Q′端輸出低電平作為計數(shù)器的置零信號。若計數(shù)器從0000狀態(tài)開始計數(shù),則第十個計數(shù)輸入脈沖上升沿到達時計數(shù)器進入1010狀態(tài),G輸出低電平,將SR鎖存器置1,Q′端低電

20、平立刻將計數(shù)器置零。這時雖然G輸出的低電平信號隨之消失了,但SR鎖存器的狀態(tài)仍保持不變,因而計數(shù)器的置零信號得以維持。直到計數(shù)脈沖回到低電平以后,SR鎖存器被置零,Q′端</p><p><b>  4.2電路參數(shù)計算</b></p><p>  汽車的車輪每轉(zhuǎn)一圈,電路將產(chǎn)生一個脈沖,可以測量出車輪的轉(zhuǎn)速,每個脈沖代表0.001公里的距離,則可計算出車子的速度,讓一

21、個脈沖的持續(xù)時間為一秒,則十個脈沖為十秒,十秒一置零,可使采樣周期為十秒。用計數(shù)器記錄輸入脈沖的個數(shù)在LED數(shù)碼管上顯示,最后一個計數(shù)器采用二進制計數(shù)器,使其只能輸出到2,讓速度表的的顯示值小于300Km/h。</p><p>  4.3整機電路性能分析</p><p>  這個設(shè)計采用了霍爾式傳感器,三極管放大電路,用施密特觸發(fā)器對脈沖進行整形,</p><p>

22、  74160計數(shù)器,7448BCD譯碼器和LED數(shù)碼管?;緷M足了課程設(shè)計所提供的要求,但還是有一些不足,本設(shè)計簡單易懂,操作起來容易,而且較節(jié)省費用。</p><p><b>  5.設(shè)計總結(jié)</b></p><p>  這是在大學(xué)的第一次課程設(shè)計,看到數(shù)量很多的課程題目,一時不知道選擇什么,后來在仔細(xì)思考后決定做速度表這一題目,我在網(wǎng)上查了一下速度表的有關(guān)內(nèi)容,

23、但可用內(nèi)容頁不是很多,而且大多數(shù)是用單片機做的。然后我又到圖書館去找相關(guān)資料,只找到了少數(shù)的資料,很多知識比較高深,不知在說什么,也覺得自己所學(xué)確實有限,于是決定重新再看看課本,后來發(fā)現(xiàn)利用課本中的基本知識也是似乎可以做到的,于是我有了大概的思路。我主要以課本為資料做了這個設(shè)計,所以電路設(shè)計過于簡單,沒有什么復(fù)雜的元器件,并不象其它的教材那樣用到了很復(fù)雜的元器件或是用到了復(fù)雜的芯片。在電路的設(shè)計和創(chuàng)新上自己做的還很不夠,所以設(shè)計之后再回

24、想一下,里面自己的東西很少,這也是以后需要改進的地方。</p><p>  我在這次課程設(shè)計中學(xué)到了很多的知識,也對速度表有了了解,也對一些應(yīng)用軟件以及數(shù)電這門課有了一定的了解,了解了數(shù)電這門課的實際生活中不可或缺的意義,希望在以后的學(xué)習(xí)中會有更好的了解和學(xué)習(xí)。</p><p>  我的設(shè)計還有很多的不足,還有很多需要改進的地方。我還有很多需要學(xué)習(xí)的地方,并且這次課程設(shè)計使我對本專業(yè)產(chǎn)生了

25、很大的興趣,我會繼續(xù)的學(xué)習(xí),我相信以后會做的更好。</p><p><b>  附錄:器件清單</b></p><p>  計數(shù)器74160,BCD譯碼器7448,LED數(shù)碼管BS201A。</p><p><b>  參 考 文 獻</b></p><p>  [1]閻石 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).第五版

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