紅外技術(shù)器的設(shè)計

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告紅外計件器的設(shè)計目錄TOC\o"1-3"\h\u9656一、設(shè)計任務(wù) ③具有同步計數(shù)功能。當(dāng)一個計數(shù)時鐘保持高電平時，另一個計數(shù)時鐘的上降沿能使QA~QD同時變化。同步計數(shù)方式消除了異步計數(shù)器常有的輸出計數(shù)尖峰。當(dāng)計數(shù)上溢為9并且UP為低電平時，進(jìn)位輸出CO產(chǎn)生一個低電平脈沖；當(dāng)計數(shù)下溢為0并且DWN為低電平時，借位輸出產(chǎn)生一個低電平脈沖。（2）模塊工作原理來自紅外檢測模塊的計數(shù)觸發(fā)信號輸入到UP引腳，DWN引腳置為高電平，此時兩個M74HC192B1R芯片工作在十進(jìn)制加狀態(tài)，置入控制為高電平，說明QA~QD只隨UP引腳的低電平脈沖變化。當(dāng)貨物通過時輸入到個位的UP引腳一個低電平信號，此時QA~QD按十進(jìn)制加1，個位計數(shù)器的進(jìn)位標(biāo)志位接到十位計數(shù)器的計數(shù)控制端UP控制十位計數(shù)器工作計數(shù)，當(dāng)個位加至9時，產(chǎn)生進(jìn)位信號（CO產(chǎn)生一個低電平脈沖），使得十位加1。當(dāng)按鍵按下時個位的CLR引腳輸入高電平，所有計數(shù)輸出QA~QD均為低電平，數(shù)碼管顯示為00。計數(shù)器原理圖如圖6所示。圖6計數(shù)器模塊原理圖2.3.4數(shù)碼管顯示模塊工作原理（1）CD4511BCN芯片簡介CD4511BCN是BCD鎖存/7段譯碼器/驅(qū)動器。引腳功能如下：：4腳是消隱輸入控制端，當(dāng)BI=0時，不管其它輸入端狀態(tài)是怎么樣的，七段數(shù)碼管都會處于消隱也就是不顯示的狀態(tài)；

LE：鎖定控制端，當(dāng)LE=0時，允許譯碼輸出。LE=1時譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=0時的數(shù)值；

：3腳是測試信號的輸入端，當(dāng)=1，=0時，譯碼輸出全為1，不管輸入DCBA狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮全部顯示。它主要用來檢測8段數(shù)碼管是否有物理損壞；

A1、A2、A3、A4、為8421BCD碼輸入端；

a、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。其引腳圖如圖7，真值表如圖8所示。圖7CD4511BCN引腳圖圖8CD4511BCN真值表（2）八段數(shù)碼管簡介數(shù)碼管顯示模塊采用兩個共陰極8段LED數(shù)碼管，分別顯示個位和十位。共陰型就是把多個LED顯示段的陰極接在一起，即為公共端。陽極即為二極管的正極，陰極即為二極管的負(fù)極。通常的數(shù)碼管分為8段，即8個LED顯示段，這是為工程應(yīng)用方便如設(shè)計的，分別為A、B、C、D、E、F、G、DP，其中DP是小數(shù)點位段，每一段包含一個發(fā)光二極管。外加正向電壓時二極管導(dǎo)通，發(fā)出清晰的光。只要按規(guī)律控制各發(fā)光段亮、滅，就可以顯示數(shù)字。共陰極8段LED數(shù)碼管原理圖和符號圖如圖10。圖9共陰式8段LED數(shù)碼管原理圖和符號圖（3）模塊工作原理CD4511BCN芯片將8421BCD碼輸入端的數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼后輸出到共陰式8段LED數(shù)碼管的

a、b、c、d、e、f、g端，共陰式8段LED數(shù)碼管將計數(shù)值進(jìn)行顯示。數(shù)碼管顯示模塊原理圖如圖10所示。圖10數(shù)碼管顯示模塊原理圖2.3.5失落脈沖檢測模塊工作原理（1）NE555芯片簡介NE555的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可等效成23個晶體三極管，17個電阻，兩個二極管。組成了比較器、RS觸發(fā)器等多組單元電路。特別是由三只精度較高5K電阻構(gòu)成了一個電阻分壓器。為上下比較器提供基準(zhǔn)電壓，所以稱之為555。引腳功能如下：Pin1(接地)：地線(或共同接地)，通常被連接到電路共同接地。Pin2(觸發(fā)點)：這個腳位是觸發(fā)NE555使其啟動它的時間周期。觸發(fā)信號上緣電壓須大于2/3VCC，下緣須低于1/3VCC。Pin3(輸出)：當(dāng)時間周期開始555的輸出腳位，移至比電源電壓少1.7伏的高電位。周期的結(jié)束輸出回到O伏左右的低電位。于高電位時的最大輸出電流大約200mA。Pin4(重置)：一個低邏輯電位送至這個腳位時會重置定時器和使輸出回到一個低電位。它通常被接到正電源或忽略不用。Pin5(控制)：這個接腳準(zhǔn)許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當(dāng)計時器經(jīng)營在穩(wěn)定或振蕩的運(yùn)作方式下,這輸入能用來改變或調(diào)整輸出頻率。Pin6(重置鎖定)：Pin6重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。當(dāng)這個接腳的電壓從1/3VCC電壓以下移至2/3VCC以上時啟動這個動作。Pin7(放電)：這個接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力，當(dāng)輸出為ON時為LOW，對地為低阻抗，當(dāng)輸出為OFF時為HIGH，對地為高阻抗。Pin8(V+)：計時器IC的正電源電壓端。供應(yīng)電壓的范圍是4.5V至16V。NE555管腳圖及內(nèi)部原理圖功能如圖11所示。圖11NE555管腳圖及內(nèi)部原理圖功能（2）模塊工作原理當(dāng)有“貨物”通過時，紅外檢測模塊中CD4093BCN芯片的12引腳輸出低脈沖信號，其輸入到失落脈沖檢測模塊中NE555芯片的TRIG端，當(dāng)負(fù)脈沖輸入時晶體三極管Q5導(dǎo)通，電容C8通過三極管放電。若輸入脈沖沒有失落時，NE555由于電容電壓峰值低于(2/3)VCC,故NE555的3號引腳輸出為高電平調(diào)節(jié)單穩(wěn)態(tài)RC的時間常數(shù)，從而保證被監(jiān)視的貨物通過頻率在正常情況下，輸出保持在高電平。當(dāng)頻率降低或者脈沖失落時，電容上的電壓便充到(2/3)VCC，促使NE555觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，3號引腳輸出變?yōu)榈碗娖健?號引腳輸出到蜂鳴器驅(qū)動電路，當(dāng)脈沖失落時使得蜂鳴器報警。失落脈沖檢測模塊如圖12所示。圖12失落脈沖檢測模塊2.3.6蜂鳴器模塊工作原理失落脈沖檢測模塊中NE555芯片的3號引腳輸出接到蜂鳴器模塊中三極管Q4的基極。當(dāng)“貨物”通過時間間隔小于2s時，3號引腳始終輸出高電平，此時三極管Q4不導(dǎo)通，蜂鳴器不響；當(dāng)2s內(nèi)無貨物通過時，3號引腳輸出為低電平，此時三極管Q4導(dǎo)通，從而驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲。蜂鳴器模塊原理圖如圖13所示。 圖13蜂鳴器模塊原理圖三、焊接與調(diào)試過程3.1焊接過程與調(diào)試結(jié)果當(dāng)在ProtelDXP2004軟件中畫好電路圖時開始進(jìn)行焊接。首先焊接電源模塊，按原理圖在電路板上擺放好每個元件的位置，把每個元件焊接起來。使用USB將5V電源接入到5V-DC插座，按下自鎖按鍵后發(fā)光二極管發(fā)光正常，使用萬用表測量輸出電壓為5V，電源模塊工作正常；接下來依次進(jìn)行進(jìn)行紅外檢測模塊、計數(shù)器模塊、數(shù)碼管顯示模塊的焊接，焊接過程中注意不要短路，對于快要連接起來的焊點，要用萬用表檢測是否短路。焊接完成后再依次按照電路原理圖核對，沒有連接線錯誤處，用萬用表檢查，沒有短路、斷路處。按下自鎖按鍵，將5V電源接入系統(tǒng)，連續(xù)地用手?jǐn)嚅_紅外對管的接收，可以看到數(shù)碼管能夠從00計到99。按下異步清除按鍵，可以看到兩位數(shù)碼管同時清0，顯示為00；然后進(jìn)行失落脈沖檢測模塊和蜂鳴器模塊的焊接。焊接完成后單獨測試蜂鳴器模塊是否正常工作，加到蜂鳴器模塊三極管Q4的基極一個低電平，可以聽到蜂鳴器發(fā)聲響，證明蜂鳴器模塊工作正常。再將這兩個模塊與上述模塊進(jìn)行連接，組成簡易紅外計數(shù)器系統(tǒng)；最后進(jìn)行整個系統(tǒng)的調(diào)試，上電后不斷開紅外對管的接收，過段時間后蜂鳴器發(fā)出報警聲，此時斷開紅外對管的接收，報警聲消失。調(diào)節(jié)失落脈沖檢測模塊中的電位器，使用秒表計時，將失落脈沖檢測間隔設(shè)定為2s,至此整個紅外技術(shù)器系統(tǒng)焊接并調(diào)試成功。3.2注意事項3.2.1萬用表測量元件時的注意事項在測量電流、電壓時，不能帶點換量程；選擇量程時，要先選大的，后選小的，盡量使被測量值接近于量程；測電阻時，不能帶電測量。因為測量電阻時，萬用表由內(nèi)部電池供電，如果帶電測量則相當(dāng)于接入一個額外的電源，可能損壞表頭；使用完后應(yīng)使轉(zhuǎn)換開關(guān)在交流電壓最大檔位上或者空檔上。3.2.2焊接電路板時注意事項焊點要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，保證被焊件在受震動或者沖擊時不致脫落或松動，不能用過多的焊料堆積，這樣容易造成虛焊、焊點與焊點的短路；焊接可靠，具有良好的導(dǎo)電性，必須防止虛焊。。虛焊是指焊料與被焊件表面沒有形成合金材料，只是簡單地依附在被焊金屬表面上；焊點表面要光滑、清潔，焊點表面應(yīng)該有良好光澤，不應(yīng)該有毛刺、空隙，無污垢，尤其是焊劑的有害殘留物質(zhì)，要選擇合適的焊料與焊劑。3.3實物圖紅外計數(shù)器的實物圖如圖14所示。圖14紅外計數(shù)器的實物圖四、總結(jié)通過本次數(shù)電課程設(shè)計，我把數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)的知識運(yùn)用到了實際的電路設(shè)計中去。通過設(shè)計紅外技術(shù)器，在實踐中把課本上的抽象知識轉(zhuǎn)