精密数字毫秒计的设计

精密数字毫秒计
摘要：利用光电门，十进制计数，七段译码器等集成电路，555构成的多谐振荡器和100kHZ石英晶体制作了测量精度高达0.01ms的精密数字毫秒计。
关键词：闸门电路，100KHz石英晶体，数学毫秒计，红外线光电门。

1引言：
电子元器件制造业是电子元器件行业的主要组成部分，也是电子信息产业的基础支撑产业，其技术水平和生产能力直接影响整个行业的发展。电子元器件无处不在，不论是日常的消费电子产品还是工业用电子设备，都是由基本的电子元器件构成的。电子元器件属于电子信息产业的中间产品，介于电子整机行业和原材料行业之间，其发展的快慢、所达到的技术水平和生产规模，不仅直接影响着整个电子信息产业的发展，而且对发展信息技术，改造传统产业，提高现代化装备水平，促进科技进步都具有重要意义。
　　自上世纪90年代起，我国电子元器件制造业快速发展且成效显著，已成为支撑我国电子信息产业发展的重要基础。目前，国内电子元器件按生产企业有数千家，紧密关联的上下游企业有几万家，总产值约占电子信息产业的1／5。
电子元器件制造业的发展水平不仅取决于自身发展状况，也与它在整个电子信息产业链中的地位与作用有着密切关系。电子信息产业链是由原材料供应、研制、生产，直到最终产品的市场销售和服务等连续环节所构成的复杂链条。时间的量度一般以稳定的周期性运动为基础，以选定标准的周期运动的周期的某一倍数或分数为时间单位。时间是一种能用周期性的物理现象来观察和测量的物理量。在国际单位制中，时间的主单位为秒。
时间是具有连续性、单向性和序列性的，而且总是不断向前推进。牛顿的经典时空理论认为：时间是绝对的，与参照系无关，与空间也无关。爱因斯坦的相对论则认为：时间是相对的，与参照系和空间都有密切的联系。而量子力学的建立，又为时间的连续性提出质疑，提出了最短时间间隔的观点。
在宏观测量中，往往需要用到比秒大的单位；而在微观领域中，又常常用到比秒小的单位。所以我们经常用秒的倍数或分数来表示时间。
早期使用的计时产品电路复杂、接插件多，使用过程中常出现工作不稳定的现象。它们大多用的是灯泡及光敏三极管，由于白天光线较亮，物体通过光电门时，光线明、暗变化不明显，易造成测量失误的现象。
本次设计的精密数字毫秒计是由时基脉冲发生器、控制电路、计数显示电路、清零电路、电源电路、光电开关和光电门组成的计时系统。该机主要特点是：电路简单，成本低廉、制作容易、测量精度高、电路工作稳定、抗干扰能力强。

毕业设计说明书目录
1 .引言--------------------------------------------------------------------8
2 .方案论证----------------------------------------------------------------8
2．1方案一------------------------------------------------------------8
2．2方案二------------------------------------------------------------9
3 .各电路设计和论证-------------------------------------------------------11
3．1电源电路设计和论证-----------------------------------------------11
3.1.1整流电路--------------------------------------------------------11
3.1.2滤波电路--------------------------------------------------------12
3.1.3稳压电路--------------------------------------------------------14
3.1.4 主要元件的参数选择---------------------------------------------15
3．2 电路设计和论证--------------------------------------------------16
3．2．1 清零电路设计和论证-------------------------------------------16
3．2．2 时基脉冲发生电路设计和论证-----------------------------------19
3．2．3计数显示电路设计和论证----------------------------------------24
3．2．4光电门--------------------------------------------------------29
3．2．5 控制电路设计和论证-------------------------------------------30
4.附录-------------------------------------------------------------------35
4.1元器件清单---------------------------------------------------------35
4.2电路原理图---------------------------------------------------------35
5.整机调试--------------------------------------------------------------37
6.参考文献------------------------------------38











元器件清单
序号 名称 位号 型号与规格 数量 备注
1 电阻 R1。R4 R6 RJ11-10K-0.5-I 3 
  R2 RJ11-200-0.5-I 1 
  R3 RJ11-330-0.5-I 1 
  R5 RJ11-15K-0.5-I 1 
  R7 RJ11-1K-0.5-I 1 
  R8 RJ11-2M-0.5-I 1 
2 电容 C1 C2 C3 C4 C5 CL11-104-63-I 5 
3 数码管 A1 A2 A3 A4 LED 4 
4 8位LED驱动 IC8IC91C10IC11 74LS48 4 
5 TTL 双十进制计数器 IC2IC6 IC7 74LS390 3 
6 运算放大器 U11 3140 1 
7 定时计数器 U9 NE555 1 
8 三端输出固定稳压器 U8 7805 1 
9 桥式整流 U1 IN4007 1 
10 与非门 B1 B2 B3 B4 74LS00 4 
11 非门 B5 B6 CD4049 2 
12 开关 K1  1 光控/机控
  K2/K2A AN4 1 
  K3 KB-1 1 手动
  K4  1 自动
13 开关 S1/S1A S1B/S2B KB-1 2 
14 光电门A Da  1 
15 光电门B Db  1 
16 光敏二极管 Da 2CUS3 1 
  Db 2CU1A 1 
17 滑动变阻器 W1  1 0-100K
18 灯泡   1 
19 插座   1 

整机调试
主机电路一般不需调整, 只要安装正确就可工作。光电门主要由红外线二级管和光电门及支架组成。红外线二极管应外加罩壳并固定在光电门支架上（我们是用 0. 1A、6. 3V指示灯座改装的，因为灯座、灯罩均带螺母，安装方便，而且红外线二极管装在里面大小很合适）。光电门安装完毕，接入电路后，可用数字万用表测量红外线发射管两端的电压，正常值应为 1. 15V左右，如偏差太大，可能是将发射管误装成了接收管，注意调整。只要光电门安装正确，轴线上的小孔对准了，测量接收管两端的电压应为 0. 18V左右，如偏差太大，应微调红外线二极管在光电门上的位置。安装光电门时应注意光源必须对准光敏二极管，在光电门接入主机的情况下，若二者未对准，主机将不停地计数，此时可微调光源或光敏管，直到主机停止计数为止。如果安装不出错，一般只需要对时基振荡器的振荡频率100KHZ进行较正（调节C6）就可正常工作。

参考文献
1 电子工程手册系列丛书（电子读物）.      北京：电子工业出版社，1996
2 电子报（合订本），1988-1998年.          成都：成都科技大学出版社
3 新颖集成电路应用手册.                   北京：电子工业出版社，1991
4 最新电子元器件产品大全.                 北京：电子工业出版社，1996
5 TTL CMOS电路.                           北京：电子工业出版社，1991
6 数字电子技术基础.                       北京：高等教育出版社，1994
7 脉冲与数字电路.                         北京：高等教育出版社，1992
8 《电子技术实验与课程设计》，毕满清，2005年第3版，机械工业出版社。