电子技术课程设计 - 自行车转程计数器的设计

电子技术课程设计报告

设计课题: 自行车转程计数器的设计

姓 名: 小尧工作室 学 院: 工 学 院 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级: 10级（3）班

学 号: ######## 日 期

2012年05月10日——2012年05月27日

指导教师: 孙 燕

安徽农业大学工学院

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目录 CONTENT

1. 绪论??????????????????????????3 2.设计目的及要求?????????????????????3 3.课程设计报告内容????????????????????4 1）实验原理??????????????????4-5

2）元器件及电路介绍??????????????5-10

4．设计总结???????????????????????10-11 5.附录

（一） 参考文献??????????????????????11-12 （二） 实验电路图?????????????????????13

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绪 论

随着时代的进步，自行车似乎已经逐渐淡化出了人们的视角。当你每天风尘仆仆的挤上拥挤的公交车的时候，你是否想过了自行车的舒适？当你惬意的坐在小汽车里面的时候，你是否想过久违了的朴素？当你重新将目光聚焦在自行车上面的时候，你可知道自行车给人类的历史进步做出了多大的贡献？

阳光明媚，再次骑上自行车外出的时候，如果忘记带了手表，你是否急切想知道自己究竟骑了多远？你也许说不清，至少是说不准的。那么就让我们一起来设计一个可以测量自行车转程的电路吧。科技改变生活，科技的力量很伟大。

试想一下，如果我们通过一个特殊的距离检测机构，将行走的距离机械的记录下来，再通过一个计数的部分来实现简单的记录，我们就可以通过简单的规则读出所走过的路程了，是不是很神奇？就让我们开启这一神奇的电子之旅吧。

2.设计目的及要求

【一】．设计目的

1) 本实验是一个独立的小型课程设计性实验。主要步骤包括：根据给出的问题，设计

解决问题的电路，通过理论计算，选择合适的元器件，进行电路搭建和调测，写出设计和实验报告。

2) 通过设计和实验，启发学生的思维，激发学生进行电子设计的兴趣，检验学生的独

立实验能力。

【二】．设计要求

设计一个以100m为单位的有两位计数单元的自行车转程表。（自行车的车轮半径为32cm）

1) 计数器的进制搭接处理 2) 译码、显示电路的设计 3) 时序电路的设计 4) 绘制面向应用的电路 5) 直流供电电路的设计 6) 元器件参数设计及选择

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3.课程设计报告内容

1）实验原理

通过分析，要实现计程，电路必须包括距离检测部分及计数部分，其大致设计框架如下所示。

显示电路 译码器 显示器节点电路 传感器 分频器 计数器 计算器清零按钮 由上述设计框架，通过分析，我们不难得到该自行车转程计数器的结构框图如下所示。

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通过传感器（此处选用磁传感器——霍尔集成块），将磁信号转化为电信号。当车轮转动一圈的时候，磁传感器输出两个磁脉冲。磁传感器输出的次脉冲数N为：（100/D）×2，为了以100m为计程单位进行计数，需用一个1/N分频电路对磁脉冲进行分频。分频器输出n个磁脉冲，就会输出一个路程脉冲。通过计算路程脉冲的个数，从而可以得到自行车行走的距离。

2）元器件及电路介绍 a) 距离检测机构

检测就是用传感器测量出转动圈数。再将圈数换算成距离。传感器可选用霍尔集成块，它是一个磁传感器，是霍尔元件和放大用集成电路一体化的组合件，其功能是把磁信号变换成电信号。将永久磁铁安装在车轮上，霍尔集成块固定在距永久磁铁5 mm左右的适当位置时，可检测出车轮转动圈数并输出检测出的脉冲。为提高准确度，可在车轮上安装两块永久磁铁。这样，当车轮转动一圈时，磁传感器输出两个磁脉冲。 把圈数换算成距离用公式D=2 πr就可以完成。设车轮半径r＝32 cm，则车轮转一圈行过的距离为D＝2×3.14×26≈201 cm。据设计要求以100 m为计程单位，则自行车行过一个计程单位即．100 m时，磁传感器输出的磁脉冲数N为

N＝（100／1.63）×2≈100

为实现以100 m为计程单位进行计数，需用一个l／100的分频忠路对磁脉冲进行分频，即分频器输入100个磁脉冲，输出1个路程脉冲。通过累计路程脉冲的个数,就可以换算出自行车行过的距离。下面介绍l／100分频电路。

（提示） 选用12级二进制计数器4040与8输入与非门组成分频器。4040内部是由12级CMOS D触发器串联组成，12级的最大分频数为1／212＝1／4 096。12位的输出端分别为Q1,Q2,?Q12，因此各输出端的分频数分别为1／21,1／22，?，l／212。把二进制计数器作成l／N的分频器，也就是计满N个脉冲输出一个脉冲，该脉冲还要把各级计数器再次清零，以便重新计数，这里N＝100。

从计数器的输出端Q1～Q12，用4068与非门电路检测出时钟数N,，100对应的Q值是Q1＝20＝1，Q2＝21＝2， Q6＝25＝32，Q7＝26＝64，当这些输出端皆为高电平时，即

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