南昌工程学院11电信课程设计报告
题目：自行车车速测量
学院：信息工程学院
专业：11电子信息工程
指导老师：
组长：彭茂飞（2011103266）
组员：钟智龙（2011103268）
组员：冯荧（2011103275）
组员：李晨（2011103262）
组员：李文燃（20111032）
目录
1.概述 ........................................
1.1课程设计的组成部分....................
2.测自行车设计的内容 ..........................
2.1红外对管设计 .........................
2.2转速测量设计..........................
2.3数码管显示设计........................
2.4总电路设计............................
3.总结 ........................................
3.1所遇到的问题，你是怎样解决这些问题的 .
3.2体会收获及建议........................
4.教师评语 ....................................
5.成绩 ....................... 错误!未定义书签。
概述
1.2转速测量在国内外的研究
转速是能源设备与动力机械性能测试中的一个重要的特性参量，因为动力机械的许多特性参数是根据它们与转速的函数关系来确定的，例如压缩机的排气量、轴功率、内燃机的输出功率等等，而且动力机械的振动、管道气流脉动、各种工作零件的磨损状态等都与转速密切相关。
转速测量的方法很多，根据转速测量的工作方式可分为两大类：接触式转速测量法与非接触式转速测量法。前者在使用时必须与被测转轴直接接触，如离心式转速表测速法、测速发电机测速法等；后者在使用时不需要与被测转轴接触,如闪光测速法、光电码盘测速法。
(1)离心式转速表测速法
离心式转速表是利用离心原理制成的测速仪表，可以直接读出转速。测转速时，转速表的端头要插入电机转轴的中心孔内，插入前，应注意清除中心孔中的油污，并使转速表的轴与电机的轴保持同心，不可上下左右偏斜，否则易将表轴扭坏，并影响准确读数，而且转速表要间歇使用，以减少磨损和发热。如果要改变量程，还要将转速表取出停转后再改变量程。
(2)测速发电机测速法
测速发电机测转速时，测速发电机连接到被测电机的轴端，将被测电机的机械转速变换为电压信号输出E=CeFn，在输出端接一个刻度以转速为单位的电压表，即可读出转速。
(3)闪光测速法
闪光测速法是利用可调脉冲频率的专用电源施加于闪光灯上，将闪光灯的灯光照到电机转动部分(可在电机端轴上粘贴一张标记纸片)，当调整脉冲频率使黑色扇形片静止不动时，此时脉冲的频率与电机转动的转速是同步的。若脉冲频率为f，则电机的转速为n=60f(r／min) 。
(4)光电码盘测速法
光电码盘测速法是通过测出转速信号的频率或周期来测量电机转速的一种无接触测速法。光电码盘安装在转子端轴上，随着电机的转动，光电码盘也跟着一起转动，如果有一个固定光源照射在码盘上，则可利用光敏元件，其接收到的光的次数就是码盘的编码数。若编码数为60，测量时间为t，测量到的脉冲数为
N，则n=N/t。
红外对管原理
常用的红外发光二极管（如SE303·PH303），其外形和发光二极管LED相似，发出红外光（近红外线约0.93μm ）。管压降约1.4V ，工作电流一般小于20mA。为了适应不同的工作电压，回路中常串有限流电阻。
发射红外线去控制相应的受控装置时，其控制的距离与发射功率成正比。为了增加红外线的控制距离，红外发光二极管工作于脉冲状态，因为脉动光（调制光）的有效传送距离与脉冲的峰值电流成正比，只需尽量提高峰值Ip，就能增加红外光的发射距离。提高Ip 的方法，是减小脉冲占空比，即压缩脉冲的宽度т，一些彩电红外遥控器，其红外发光管的工作脉冲中空比约为1/4~1/3；一些电气产品红外遥控器，其占空比是1/10。减小冲占空比还可使小功率红外发光二极管的发射距离大大增加。常见的红外发光二极管，其功率分为小功率（1mW~10mW）、中功率(20mW~50mW)和大功率(50mW~100mW以上)三大类。要使红外发光二极管产生调制光，只需在驱动管上加上一定频率的脉冲电压。
用红外发光二极管发射红外线去控制受控装置时，受控装置中均有相应的红外光一电转换元件，如红外按收二极管，光电三极管等。实用中已有红外发射和接收配对的二极管。
红外线发射与接收的方式有两种，其一是直射式，其二是反射式。直射式指发光管和接收管相对安放在发射与受控物的两端，中间相距一定距离；反射式指发光管和接收管并列一起，平时接收管始终无光照，只在发光管发出的红外光遇到反射物时，接收管收到反射回来的红外线才工作。
转速测量电路
一、特点：工作电压为5V，以数字电路为核心，通过光电耦合器检测电动机转动速度，并用数码管实时显示，电路可调节模拟转速及显示频率。
工作原理及说明：
在电动机转动时，我们人眼无法统计电动机单位时间转转的圈数，即
使电动机每秒钟只转动几圈，我们也无法准确的数数来得到电动机每分钟的转动圈数。
本套件就可以测量电动机每秒转动多少圈，最大测量范围每秒转动999圈，简单的修改电路，还可以当电子计数器使用。如果需要显示更大的数字，用户可以自行增加CD40110和数码管，按照图中的级连方法进行更多级数的级连，每增加一级，计数可增大10倍再加上9，点击网上原理图可以打开更清晰的大原理图。说明：左边伸出去去的线是用户增多CD40110级数需要用到的接线端口，本套件只需要用三级，留空即可。
本制作采用CD40110和CD40106来实现电动机转速表功能，其中CD40110是加减计数、译码、驱动、锁存专用芯片，可以实现10进制加1、10进制减1、将计数值译成10进制的LED显示码、驱动LED，其内部的计数器和显示驱动是分开的，受计数允许（/TE）、清零复位（RST）、显示锁存控制（LE），其中计数器还具有独立的加减输入端（+-IN）和进（借）位输出端（+-OUT），本制作中，只需要用到加计数，因此减输入端(-IN)对地短路，减借位输出端（-OUT）留空。
宽电压的CD40110，16脚为电源正极，8脚为电源负极，工作电压为3-12V，推荐工作电压为5-6V，其中abcdefg为7段LED数码管的驱动输出，输出不能短路，接数码管需要接限流电阻，限流电阻的大小一般为200欧到2000欧之间，电源电压高，限流电阻可适当取大；采用高亮LED数码管，限流电阻可适当取大；只有在电源电压较低、采用普通LED数码管或者大尺寸的数码管时，限流电阻可适当取小。本套件采用1K欧的电阻为限流电阻。
/TE脚为计数器低电平允许脚，如果该脚为高电平，计数器在有输入信号时也会停止计数，本套件该脚接地，长为低电平，表示计数器一直处理计数状态。
RST脚为计数器清零脚。清零，表示从0开始计数，允许计数时，+IN 输入一个脉冲信号，在上升沿就会进行+1计数，如果逢9，+OUT还会输出一个进位信号给高位计数器的+IN；如果-IN输入一个脉冲信号，在上升沿就会进行-1计数，如果逢0，-OUT还会输出一个进位信号给高位计数器的-IN；这样就达到了多位数自动加减计数的效果。
LE为显示锁存，平时该脚为低电平时，abcdefg的输出和计数器的值是
相等，如果计数器这时是3，abcdefg输出会让LED显示成3；如果计数器加减计数变化成5，abcdefg输出就会让LED显示成5。当LE脚为高电平时，这时，显示的数字就会固定不变，不论计数器是加还是减还是清零，显示的数字一律不变，就好象被“锁”住了一样。
由于CD40110提供了如此方便、实用的引脚来控制这个芯片的功能，因此，我们只需要定时的让计数器定时清零、定时计数、定时显示，我们就可以清楚稳定的看到单位时间的计数。因此，我们很容易利用CD40110来制作加减计数器、正计时器、倒计时器、里程表、转速表、脉搏表、计步表等等，其中转速表具有一定的代表性，下面我们再看看CD40106是如何来配合CD40110实现转速测量的。
CD40106也是低功耗宽电压供电的COMS芯片是带迟滞功能的6个反向器，本套件采用的是14脚DIP双列直插封装的芯片，每个反向器有具一个输入端和一个输出端，6反向器占用了12个引脚，剩下的14脚为电源正极，7脚为电源负极，工作电压为3-12V，推荐工作电压为5-6V。
这里讲的迟滞功能，意思就是说输出端和输入端有一个时间相位上的延时，当然，这个延时跟传统的延时观念是完全不相同的，这个延时的时间完全由信号自己的波形来决定，对于边沿陡峭的方波信号的延时是可以忽略不计的。
要完全理解这个迟滞功能，现在来和普通的反向器做区别对比：任何反相器都是输入高电平，输出变成低电平；输入低电平，输出就会变成高平。现在来讲不同之处：假设电源电压为5V，当普通反向器输入电压在到2.3V-2.6V之间变化时，输出会发生电平翻转，但是当电压在2.5V左右时，输出为不确定状态（输
出电压也可能就在2.5V左右）；但是CD40106刚不相同，当输入电压在2.3V-2.6V之间变化时，输出端会维持以前的电平稳定不变，只有当输入电压远远低于2.3V或者远远高于2.6V时，
输出才会发生电平翻转（相当于延迟翻转），总之，不论输入的电压是多少，输出端始终都为稳定状态，完全没有普通反向器的那种不确定状态。
CD40106不能用普通的反向器代替，仅管逻辑功能是一样，引脚排列、工作电压都是一样。图中，反相器1、反相器2为信号整型电路，将光电耦合器感应到的转动信号加到最低们的CD40110的加一计数端，这样，电机每转动一圈，
收到1个信号（本制作会收到2个信号是在模拟转速加倍），这个整号会产生计数。信号一定要经过整形，因为CD40110内部没有迟滞翻转功能，当输入信号边沿变化较慢时，会产生多个连续计数失去准确性，从而失去计数意义。
反相器4组成一个1秒（左右）的周期时钟振荡器（由C5、R24、R28决定周期）；反相器5将反相器的矩形波变成一个毫秒级宽度（由C6、R25决定宽度）的正脉冲；反相器6在反相器5正脉冲的上升沿产生一个毫秒级宽度的负脉冲（由C7、R27决定宽度）作为CD40110读取计数器值让abcdefg 显示并锁存，反相器6在反相器5正脉冲的下降沿产生一个毫秒级宽度的正脉冲（由C8、R26决定宽度）作为CD40110计数器清零的复位信号。
因此，整个过程： …… → 用几毫秒计数复位（显示上次的数） → 长达1秒的计数（显示上次的数）→ 周期到了用几毫秒读取本次计数并锁存 → 用几毫秒计数器复位（显示上次的数）→ ……，如此周而复始，这样我就可以看到延时一个周期的电动机的实时转速。我们将同期调节到1秒零几个毫秒，这样，我们测得的数据就每秒钟转多少圈。如果我们将CD40110的锁存脚LE 改接成低电平，将复位脚RST 接一个手工复位开关，就成了一个常用的电子计数器。
整个设计电路原理
总电路原理图
心得体会
本次课程设计是在系统学习《模拟电子技术基础》之后通过查阅相关资料完
成的，这次课程设计给我带来了很大的收获，让我学到了很多，不仅掌握了简单
的电子电路的设计与制作，也掌握了论文写作的方法和格式。在制作电路时，我
一定要认真仔细，每一
步骤都要认真分析。
首先我们到南昌电
子市场买了元件，右边
是我们所需要买的元器
件
设计电路图以是我
们学习的一大难题。为
了提高且掌握看图、识
图、分析图的方法和技
巧，我们特地从网上查
找了些专题文章，详细
了解有关设计测自行车
的基本原理和分析方
法。然后再老师的帮助
下我们开始焊电路。
由于我们缺乏实践的动手能力，所以在焊接的过程的过程出了很多的错误，造成了虚焊和短路的各种情况，这是我焊接的电路
虽然焊接完了电路，都是离成功确还很远，所以在调试的过程中遇到了更多的问题，由于我们本身设备有限，所以我们打算向老师借示波器，万用表等等！在各种仪器的协助下，我们一步一步地解决所遇到的问题.
而通过不断的努力去解决这些问题.在解决设计问题的同时自己也在其中有所收获。