紅外線電子進(jìn)出門(mén)計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、河南科技學(xué)院2010屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）論文題目：紅外線電子進(jìn)出門(mén)計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 所在院系： 機(jī)電學(xué)院所學(xué)專業(yè)：電子信息工程導(dǎo)師姓名： 完成時(shí)間：2010年5月15摘 要本文利用紅外線發(fā)射、接受模塊作計(jì)數(shù)傳感器基于光電檢測(cè)原理，設(shè)計(jì)了紅外線電子計(jì)數(shù)器。對(duì)于乘客的進(jìn)出門(mén)計(jì)數(shù)更方便快捷。由于該裝置使用了模塊化結(jié)構(gòu)及加密、解碼技術(shù)，解決了抗干擾問(wèn)題。故工作穩(wěn)定計(jì)數(shù)準(zhǔn)確?？蓮V泛用于汽車(chē)等記錄進(jìn)出門(mén)人數(shù)的設(shè)備。關(guān)鍵詞：LED 可逆計(jì)數(shù)器 紅外線傳感器 紅外線發(fā)射驅(qū)動(dòng)器Abstract Using the infrared emission, accept module for counting

2、 sensor based on the photoelectric detection principle, design of infrared electronic counters. For the passengers into out count more convenient and quick. Because the device using modular structure and encryption, decoding, solve the technical problem. Anti-interference So stable count accurately.

3、 Can be widely used in automobiles record into the number of devices. Key words: LED，Reversible counter，Infrared sensors，Infrared emission drive目 錄1引言. . . . .11.1課題的來(lái)源和意義. 1 1.2 國(guó)內(nèi)外“電子售票員”現(xiàn)狀. . 11.3方案論證. 1 1.4設(shè)計(jì)制作工作步驟. 2 2.計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì). . . .32.1 總體設(shè)計(jì)要求. . .3 2.2乘客進(jìn)出門(mén)統(tǒng)計(jì). 4 2.3 5KHZ 紅外發(fā)射驅(qū)動(dòng)器.6 2.4 5KHZ帶通濾波器

4、. 7 2.5可逆計(jì)數(shù)器. 9 2.6譯碼顯示電路. 11 2.7讀卡器電路.13 2.8買(mǎi)票按鈕. 14 3設(shè)計(jì)與制作. . 153.1原理圖輸入中的問(wèn)題與解決. 15 3.2沒(méi)有封裝的元件自建封裝庫(kù). 153.3單面布線中的飛線問(wèn)題. 16 3.4調(diào)試中的問(wèn)題. 16 3.4.1 LED缺段問(wèn)題. 16 3.4.2 進(jìn)出門(mén)計(jì)數(shù)變反問(wèn)題. 17 3.4.3 刷卡無(wú)動(dòng)作問(wèn)題 .17 3.4.4 1米外發(fā)射接收測(cè)試. 17 結(jié) 論18參考文獻(xiàn)19致謝. . . 20附錄. . 21紅外發(fā)射、計(jì)數(shù)檢測(cè)、刷卡電路總原理圖.211 引言傳統(tǒng)的計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)是人工的、機(jī)械的、離散的。如果改造成電子自動(dòng)計(jì)數(shù)方式

5、則不僅節(jié)省了人力資源，而且能聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和存儲(chǔ)。電子自動(dòng)計(jì)數(shù)還具 有抗干擾能力強(qiáng)，誤差小、可持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)、便于加密處理而且保密強(qiáng)度高等 優(yōu)點(diǎn)。利用電子自動(dòng)計(jì)數(shù)采集大量的人流、物流信息，不僅對(duì)當(dāng)前調(diào)度有用，也 是長(zhǎng)期規(guī)劃的重要依據(jù)。本文對(duì)公交的進(jìn)出門(mén)人數(shù)，買(mǎi)票、刷卡人數(shù)的電子計(jì)數(shù)器研制及遇到的問(wèn)題作一討論。1.1課題的來(lái)源和意義本課題是在電子競(jìng)賽培訓(xùn)中的預(yù)演練習(xí)題“電子售票員”的基礎(chǔ)上作了更深 入探討。在實(shí)施過(guò)程中，涉及到紅外傳感器，放大器，比較器，計(jì)數(shù)器，顯示器 等多種元器件，綜 應(yīng)用了“電路”“模擬電子學(xué)”“數(shù)字電子學(xué)”“Protel99se 印制板設(shè)計(jì)” “電子測(cè)量技術(shù)”等知識(shí)，通

6、過(guò)做這項(xiàng)電子制作，完成設(shè)計(jì)制作的全過(guò)程。方案論證、上網(wǎng)查閱有關(guān)應(yīng)用電路和集成電路參數(shù)，對(duì)每一部分的電路精心設(shè)計(jì)、通過(guò)Multisim8 仿真選用最佳的元件配 。在這個(gè)過(guò)程中，碰到了許多以前書(shū)本上沒(méi)有學(xué) 的問(wèn)題，在解決問(wèn)題的過(guò)程中提高了認(rèn)識(shí)，補(bǔ)充了課本知識(shí)。電子設(shè)計(jì)課題不一定很大，只要通過(guò)親手做 遍全過(guò)程，完成一個(gè)產(chǎn)品制作，收獲是很大的。本課題的意義在于紅外線計(jì)數(shù)技術(shù)不僅適用于人員流動(dòng)檢測(cè)和計(jì)數(shù)，還可以應(yīng)用于生產(chǎn)線料瓶的計(jì)數(shù)，應(yīng)用面廣。通過(guò)增加接口可以聯(lián)網(wǎng)做數(shù)據(jù)采集。本設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)實(shí)踐考驗(yàn)后，可以實(shí)現(xiàn)模塊化，小型化，或做成專用電路。1.2 國(guó)內(nèi)外“電子售票員”現(xiàn)狀目前國(guó)內(nèi)公交推廣 IC 卡后大大減輕

7、了售票員的勞動(dòng)強(qiáng)度,但沒(méi)有全部做到無(wú)人售票,這是人力資源的很大浪費(fèi)。經(jīng)過(guò)我們實(shí)地觀測(cè)，乘客漏刷卡，故意不刷卡大有人在,就是有了售票員也照顧不到監(jiān)視前后兩個(gè)刷卡器。無(wú)人售票情況，司機(jī)監(jiān)視投幣、刷卡也有走眼的,所以國(guó)內(nèi)需求電子售票員是必然的。國(guó)外乘車(chē)人不太擁擠，上車(chē)比較有秩序，更適合推廣電子售票員。1.3方案論證方案一：用單片機(jī)系 。8051單片機(jī)可以軟件實(shí)現(xiàn)相位比較、+1，-1計(jì)數(shù)器、譯碼器功能。但是模擬部分的運(yùn)算放大器，比較器，大電流的顯示驅(qū)動(dòng)器和顯示器還是要外接，而8051 單片機(jī)的許多其它功能沒(méi)有發(fā)揮。結(jié)論：用單片機(jī)系對(duì)簡(jiǎn)化電路作用不明顯。方案二：用FPGA。情況與單片機(jī)系 相似，只能集成

8、數(shù)字部分。成本比單片機(jī)更高,沒(méi)有實(shí)用價(jià)值。方案三：用現(xiàn)成的計(jì)數(shù)-譯碼-顯示模組，現(xiàn)成的紅外接收-放大頭。需要做的僅相位比較這 部分。這種方案是可行的，但是對(duì)學(xué)習(xí)電子制作來(lái)說(shuō)，練習(xí)的機(jī)會(huì)少。方案四：用通用中小規(guī)模集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)好電路后先用Multisim8仿真，選擇最好的元器件組 ，再用Protel99se設(shè)計(jì)PCB，再安裝調(diào)試。這種方法雖然比較麻煩，實(shí)踐機(jī)會(huì)多，有利于提高動(dòng)手能力。決定用方案四。1.4設(shè)計(jì)制作工作步驟 1.4.1.根據(jù)電路的功能要求設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)框圖1.4.2.總體結(jié)構(gòu)框圖把系 分為紅外高頻調(diào)制發(fā)射、紅外接收、高增益選頻放大器，由比較器構(gòu)成的檢波器，進(jìn)出門(mén)識(shí)別相位比較器，

9、可逆計(jì)數(shù)器，譯碼器，顯示器，控制界面(按鍵和開(kāi)關(guān))九部分組成。1.4.3.參考有關(guān)線路圖，設(shè)計(jì)每一部分的電路草圖SCH文件。查閱各種芯片的資料，選用合適的外圍芯片。通過(guò)Multisimm8 仿真，糾正設(shè)計(jì)中不合理的元件參數(shù)，選用最佳的元件配 。1.4.4.用Protel99 SE 設(shè)計(jì)總體電路圖，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)則檢查，糾正錯(cuò)誤的連線或遺漏的連線。最后產(chǎn)生元件表。準(zhǔn)備全部元件。調(diào)用封裝庫(kù)里的各類元件，核對(duì)元件的封裝是否匹配。對(duì)庫(kù)里沒(méi)有的封裝自行設(shè)計(jì)元件封裝。建立自己的 PCBLIB。1.4.5.從總體電路圖產(chǎn)生網(wǎng)表,檢查NET 網(wǎng)表文件，糾正錯(cuò)誤,建立布線布局區(qū)供放置元件,調(diào)用網(wǎng)表，如果出錯(cuò)就必需檢

10、查修正到完全無(wú)錯(cuò)誤，建立設(shè)計(jì)規(guī)則，根據(jù)地線，電源線，輸入輸出線等設(shè)計(jì)布線寬度和間距。仔細(xì)布局，把相關(guān)元件靠近在一起，電腦自動(dòng)布線，檢查布線出PCB 電路板文件交付廠家進(jìn)行制。 1.4.6.購(gòu)買(mǎi)、檢測(cè)、安裝元器件。為了便于試驗(yàn)，集成電路，LED 數(shù)碼管都使用管座。焊接完成后檢查每一個(gè)焊點(diǎn)，不能有虛焊，短路等現(xiàn)象。1.4.7.加電調(diào)試。第一、調(diào)試初期要檢查電源電流是否異常，芯片有無(wú)發(fā)熱。第二、每個(gè)單元電路單獨(dú)用信號(hào)發(fā)生器和示波器檢測(cè)功能是否正常。調(diào)節(jié)頻率達(dá)要求。第三、整體配合調(diào)節(jié)。第四、環(huán)境試驗(yàn)。對(duì)溫度，外光照等因數(shù)影響整體機(jī)性能作出評(píng)估。上述每一環(huán)節(jié)都有反復(fù)，遇到困難，克服困難，又有新的問(wèn)題，解

11、決問(wèn)題，就這樣波浪式前進(jìn)。步驟如圖1示:圖12.計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)2.1 總體設(shè)計(jì)要求：總體功能要求： 計(jì):上車(chē)人數(shù)，刷卡人數(shù)、投幣買(mǎi)票人數(shù)，用四個(gè)七段LED 數(shù)碼字顯示進(jìn)門(mén)人數(shù)099。刷卡投幣/買(mǎi)票人數(shù)099。有總清零功能。原理框圖如圖2： 圖2 原理框圖2.2乘客進(jìn)出門(mén)統(tǒng)計(jì)紅外發(fā)射為中心頻率5.0kHz 的交流脈沖光，防止自然光和交流電的干擾。接收器含有：光電檢測(cè)和前置放大器帶通濾波器，相位檢測(cè)器。輸出數(shù)字電平可直接驅(qū)動(dòng)可逆計(jì)數(shù)器40192 集成電路。為了防止對(duì)細(xì)小物品如女孩的辨子、扁擔(dān)、包帶等物品進(jìn)入錯(cuò)誤計(jì)數(shù)，設(shè)計(jì)兩個(gè)或多個(gè)發(fā)射頭錯(cuò)開(kāi)一定距離水平排列，紅外接收頭只要被一個(gè)頭照射就動(dòng)作。從圖3 可

12、以看 。這樣凡是只有半影沒(méi)有全影的情況就不被計(jì)數(shù)。只有人進(jìn)出時(shí)才會(huì)被 計(jì)。如何區(qū)分進(jìn)門(mén)、出門(mén)呢？圖4 是一個(gè)相位檢測(cè)器。有光照時(shí)輸出為低，有人進(jìn)入，沒(méi)有光照時(shí)輸出為高。傳感器S1,S2 輸出波形為VS1,VS2，因?yàn)榉胖脮r(shí)的錯(cuò)位，進(jìn)門(mén)時(shí)，靠門(mén)的S1 先被擋住光，波形為，出門(mén)時(shí)，S2先被擋住光，波形為。 圖3 紅外發(fā)射 圖4相位檢測(cè)器把VS 、VS 分別送到兩個(gè)D 觸發(fā)器的CD 端和CLK 端，復(fù)位端CD 是低電平有效。信號(hào)對(duì)觸發(fā)器2分析如下：1:有光照時(shí)VS1、VS2都是低電平，觸發(fā)器2處于復(fù)位狀態(tài)，輸出都是低電平。2:VS11，先退出復(fù)位狀態(tài)，這時(shí)輸出還是低，3:時(shí)鐘VS21，觸發(fā)器動(dòng)作，由

13、于數(shù)據(jù)端D 接高，輸出高，這種狀態(tài)延續(xù)下去，4:復(fù)位信VS10，輸出低。5。時(shí)鐘VS2由1變0，對(duì)觸發(fā)器不起作用輸出不變。因?yàn)橛|發(fā)器只對(duì)時(shí)鐘的上升沿，從低變高有反應(yīng)，對(duì)下降沿，從高變低沒(méi)有反應(yīng)。同時(shí)因?yàn)閺?fù)位信號(hào)為低輸出不會(huì)變。波形見(jiàn)。信號(hào)對(duì)觸發(fā)器1分析如下：1:有光照時(shí)VS1 、VS2 都是低電平，觸發(fā)器1處于復(fù)位狀態(tài)，輸出都是低電平。2:時(shí)鐘VS1 1，因?yàn)槭菑?fù)位狀態(tài)，時(shí)鐘不起作用，輸出還是低，3:復(fù)位信號(hào)VS2 1，由于沒(méi)有時(shí)鐘VS 的上升沿，原來(lái)輸出低的狀態(tài)延續(xù)下去，4:時(shí)鐘信號(hào)VS10，對(duì)觸發(fā)器不起作用輸出不變還是低。5:復(fù)位信號(hào)VS20，輸出低。波形見(jiàn)同理可以推出，信號(hào)作用下，觸發(fā)器

14、1 輸出，觸發(fā)器2 輸出。對(duì)相位 比較器的仿真利用multisim8.0 做的，輸入時(shí)，只用一個(gè)脈沖信號(hào)產(chǎn)生器，輸出 VS1，另加一個(gè)延遲電路做VS2，這就模擬進(jìn)門(mén)狀態(tài)。反過(guò)來(lái)，信號(hào)產(chǎn)生器輸出VS2，延遲產(chǎn)生出VS1，模擬出門(mén)狀態(tài)。模擬電原理圖和虛擬儀器接法見(jiàn)圖5，,模擬結(jié)果見(jiàn)圖6 圖7。 圖5相位比較器的仿真電路圖圖6進(jìn)門(mén)波形波形分析：由圖6 知，此時(shí)VS2超前VS1，為進(jìn)門(mén)狀態(tài)，U2A D 觸發(fā)器工作，在VS1 低電平時(shí)，復(fù)位起作用，U2A 輸出Q 1 高電平，在VS1 高電平時(shí)期間，VS2從0 1時(shí)，U2A D 觸發(fā)器翻轉(zhuǎn),Q1輸出低電平，Q 1 輸出高電平，以供加1計(jì)數(shù)。U2B D 觸

15、發(fā)器 直保持復(fù)位， Q2 輸出低電平,Q 2 輸出高電平。反之，出門(mén)狀態(tài)，此時(shí)VS1 超前VS2。Q 2 輸出低脈沖，供減1計(jì)數(shù)。,Q 1直輸出高電平圖7出門(mén)波形2.3 5KHZ 紅外發(fā)射驅(qū)動(dòng)器在CMOS 多諧振蕩器、晶體管RC振蕩器和NE555 多諧振蕩器三者中，NE555 有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)電流大，頻率穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。決定選用NE555。NE555 電路介紹:它是一個(gè)能產(chǎn)生精確定時(shí)脈沖的高穩(wěn)度控制器，其輸出驅(qū)動(dòng) 電流可達(dá)200mA 。在多諧振蕩器工作方式時(shí)，其輸出的脈沖占空比由兩個(gè)外接電阻和一個(gè)外接電容確定；在單穩(wěn)態(tài)工作方式時(shí)，其延時(shí)時(shí)間由一個(gè)外接電阻和一個(gè)外接電容確定，可延時(shí)數(shù)微秒 數(shù)小時(shí)。工

16、作電壓范圍：4.5VVcc16V,工作電流范圍：3-6mA,圖8NE555引線排列NE555各管腳作用腳號(hào)腳名功能腳號(hào)腳名功能1GND地5CINTROLOLTAGE控制電壓2TRIGGER觸發(fā)6THERSHOLD閥值3OUTPUT輸出7DISCGARGE放電端4RESER復(fù)位8VCC電源NE555 接成無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，里面的比較器以電源電壓的1/3，2/3 控制輸出翻轉(zhuǎn)，定時(shí)精確。C79 放電 2,6 腳=1/3 Vcc 時(shí),7 腳為高（OPEN）3 腳輸出高電平，Vcc通過(guò)R73+W71對(duì)C79充電。經(jīng)過(guò)0.693(R73+W71)C79時(shí)間,腳升到2/3Vcc,這時(shí), 發(fā)生翻轉(zhuǎn),3 腳輸

17、出低電平,7 腳對(duì)地導(dǎo)通,C79 經(jīng)過(guò) W1 放電,經(jīng)過(guò)0.693W71C79時(shí)間直到2,6 腳=1/3 Vcc 為止周而復(fù)始。調(diào)整W1 使頻率剛好為39kHZ。NE555 的3腳驅(qū)動(dòng)能力很強(qiáng), 取R72=330,低電平峰值電流達(dá)20mA。輸出5KHZ 的參數(shù)設(shè)計(jì)：根據(jù)公式T=0.693(R73+W71)C790.693W71C7925.6s，C791000PF，R7310k,算得W71=17k，在可調(diào)范圍內(nèi)。紅外發(fā)射是看不到的，檢測(cè)方法是：用紅外光電管接一個(gè)10K 電阻接到9V 電池，用數(shù)字表電壓檔測(cè)電阻端電壓。無(wú)光照時(shí)只有0.3V，把555 振蕩輸出的發(fā)射管對(duì)準(zhǔn)光電管，電壓變化幅度升到56

18、V。說(shuō)明發(fā)射很強(qiáng)。2.4 5KHZ 帶通濾波器做一個(gè)放大為25倍，Q值小于10的帶通濾波器。晶體管偏置電路復(fù)雜，穩(wěn)定性差。決定采用集成電路。LM324 比較便宜，但是單位增益帶寬積只有1MHZ（18V）在5V 時(shí)只有300K，決定用同樣引腳而頻率較高的TL084.圖9LN324和TL084的管腳圖根據(jù) “模擬電子技術(shù)”和圖例67，設(shè)計(jì)如下 （圖10）圖10帶通濾波器用Multisim8仿真圖11仿真線路圖圖12仿真波形圖2.5 可逆計(jì)數(shù)器40192,74HC192,74LS192 是可預(yù)置的BCD 加減法十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器，可以作1，1，預(yù)置等操作，特別適合應(yīng)用于設(shè)計(jì)。40192 管腳排列圖13

19、 40192管腳排列圖14 應(yīng)用40192 的設(shè)計(jì)電路工作過(guò)程分析：40192,74HC192,74LS192 是可預(yù)置的BCD 加減法同步計(jì)數(shù)器。內(nèi)部由4個(gè)時(shí)鐘同步操作的D 觸發(fā)器和控制門(mén)組成。4個(gè)觸發(fā)器狀態(tài)的變化是同步進(jìn)行的，4個(gè)輸出端狀態(tài)跳變沒(méi)有時(shí)間差別，而異步計(jì)數(shù)器是上一級(jí)翻轉(zhuǎn)推動(dòng)下一級(jí)，延遲逐級(jí)累加。Q10 要比Q0 晚10個(gè)延遲。應(yīng)用于譯碼器會(huì)有毛刺。同步計(jì)數(shù)器不會(huì)有此問(wèn)題。4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)是0000，0001.1111,0000共16個(gè)狀態(tài)，而B(niǎo)CD 計(jì)數(shù)器的狀態(tài)是0000，00010111,1000,1001,0000共10個(gè)狀態(tài)。內(nèi)部的控制門(mén)有兩大作用，1進(jìn)位鏈控制，

20、1001后下面就進(jìn)位，變成0000。2 同步時(shí)鐘，把某觸發(fā)器該不該翻轉(zhuǎn)的條件在時(shí)鐘來(lái)之前準(zhǔn)備好，時(shí)鐘一來(lái)同時(shí)翻轉(zhuǎn)。例如現(xiàn)在狀態(tài)是1001，打開(kāi)第0、第3個(gè)觸發(fā)器，當(dāng)外時(shí)鐘一來(lái)就一起由1變0。而第1、第2 個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘關(guān)閉，外時(shí)鐘來(lái)時(shí)不動(dòng)作。這種進(jìn)位條件也提前送到下一個(gè)192做到多級(jí)同步。當(dāng)預(yù)置位PL為低時(shí)，與時(shí)鐘同步把D0D1 數(shù)據(jù)送到Q0Q3。我們不用可預(yù)置功能，PL接高。做成加減功能的可逆計(jì)數(shù)時(shí)要用兩個(gè)時(shí)鐘，CU和 CD(下降沿有效)，其相互關(guān)系是其中一個(gè)由高變低時(shí)，另一個(gè)必須為高，平時(shí)兩個(gè)時(shí)鐘輸入都應(yīng)該是1。正好和波形相反，我們用D 觸發(fā)器的反相輸出端 Q 非接192。兩級(jí)計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)的

21、方法是前一級(jí)的TCU/TCD分別接下一級(jí)的CU/CD。當(dāng)清零信 CR 為高的時(shí)候，所有的計(jì)數(shù)器狀態(tài)都回到零。CU 加法計(jì)數(shù)時(shí)鐘，輸出從0 直加 99，超過(guò)99 回到0，CD減法計(jì)數(shù)時(shí)鐘，輸出退回一個(gè)數(shù)。如果原來(lái)加 50，CD 來(lái)一次，輸出為50149。利用Multisim8.0 對(duì)上圖帶顯示仿真，結(jié)果如圖15圖15 仿真線路圖2.6譯碼顯示電路 常用的譯碼顯示驅(qū)動(dòng)電路有74LS47，（247）和4511兩種，前者適合共陽(yáng)極數(shù)碼管，后者適合共陰極數(shù)碼管。從顯示6，9 的字型來(lái)說(shuō)74LS247 比較好看。多位數(shù)字顯示可以用動(dòng)態(tài)掃描方式，本設(shè)計(jì)只用2 位，靜態(tài)顯示比較簡(jiǎn)單。4511 比較便宜。所以選

22、用4511。4511 的輸入為A0A3,輸出為Ya,Yb,Yc,Yd,Ye,Yf,Yg 分別接七段數(shù)碼管的相應(yīng)端，中間的限流電阻是必不可少的。每段電流510mA，每個(gè)字約40 mA 為宜。4511 的輸出高電平為電源電壓減0.9V, 數(shù)碼管負(fù)載電壓為1.62V. 限流電阻R=(Vcc-0.9-2)/5mA =420。電阻取390。4511有一個(gè)測(cè)試端LT 和一個(gè)消隱端BI，也就是全亮全熄控制端，前者為低，顯示8，后者為低，不顯示。本設(shè)計(jì)不用這兩個(gè)輸入端，統(tǒng)統(tǒng)接高。芯片有一個(gè)選通端LE，用以鎖存輸入的數(shù)據(jù)，如果LE 由0 變1，輸入A0A3 的新數(shù)據(jù)不能進(jìn)入譯碼器，輸出不變。本設(shè)計(jì)不用選通，LE

23、接0。 74LS4511介紹： 74LS4511是具有CMOS 結(jié)構(gòu)和NPN 雙極型晶體管輸出的BCD碼到7段鎖存譯碼驅(qū)動(dòng)器它的輸出驅(qū)動(dòng)電流為25mA，可直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管和其它顯示器件采用燈測(cè)輸入端LT，消隱輸入端Ib和選通輸入端S，來(lái)測(cè)試顯示器件： 關(guān)閉或亮度調(diào)節(jié)及存儲(chǔ)或選通一個(gè)BCD 碼除此之外，利用外加多路選擇器對(duì)一些不同的獨(dú)立信號(hào)，可進(jìn)行多路操作和顯示。其電路結(jié)構(gòu)和性能與美國(guó)MOTOROLA公司MCI45llB 相一致主要用于驅(qū)動(dòng)共陰極發(fā)光二極管。2.7讀卡器電路：L81和C81 串C82 構(gòu)成LC諧振回路，頻率為Fosc=1/2L C。約為11MHZ。由于R83 的存在，回路Q值不

24、高。C81、C82 分壓正反饋，形成電容三點(diǎn)式振蕩器。當(dāng)IC卡內(nèi)的10.56MHZ諧振回路接近L81 時(shí)，由于振蕩牽引作用，振蕩頻率由11MHZ降低向10.56MHZ靠近。頻率10.910.810.710.610.56。Z81 為調(diào)頻機(jī)的陶瓷濾波（帶寬280KHZ）（S2A10 帶寬230KHZ 也可用，效果不如A5）器，諧振頻率10.7MHZ 。型號(hào)LT10.7MA5A10 當(dāng)無(wú)IC卡時(shí)，Z81 輸入100200mV，輸出1020mV 有無(wú)IC 卡時(shí)，Z81 輸入不變頻率降低，輸出50100 mV甚至更高。用金屬片接近L81 時(shí)，線圈電感降低，振蕩頻率升高。振蕩頻率更低。VT82放大約5倍，

25、C85，D81，D82 構(gòu)成倍壓檢波，在C86 上得到直流信號(hào)電壓。調(diào)L81 的移動(dòng)半圈，使至少有卡比無(wú)卡大一倍，最佳狀態(tài)可達(dá)有卡比無(wú)卡大十倍。W81 產(chǎn)生比較電壓，調(diào)到無(wú)卡和有卡直流電壓的中心點(diǎn)，如有卡0.5V無(wú)卡0.1V, 調(diào) (0.1+0.5)/2=0.3V。U81A 有卡輸出低，無(wú)卡輸出高。C87、R91 構(gòu)成微分電路，不管刷卡時(shí)間長(zhǎng)短，都只有一個(gè)窄的負(fù)脈沖。U82A、B 構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)電路，總是輸出0.5 秒等寬脈沖，啟動(dòng)U82C、D 構(gòu)成2KHZ 多諧振蕩器，發(fā)出“嘟”的提示音。刷卡信號(hào)從U82A 輸出。圖16讀卡電路2.8買(mǎi)票按鈕防抖動(dòng)措施電路原理：當(dāng)機(jī)械脈沖開(kāi)關(guān)工作時(shí)，其開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的

26、閉合和張開(kāi)，都會(huì)產(chǎn)生隨機(jī)性的機(jī)械抖動(dòng)，給電路產(chǎn)生不希望的振蕩脈沖和干擾，從而產(chǎn)生按鈕按下次數(shù)及輸出值與預(yù)測(cè)值不符導(dǎo)致計(jì)數(shù)顯示混亂。出現(xiàn)此問(wèn)題的原因通常是其中某 脈沖出現(xiàn)了重復(fù)觸發(fā)動(dòng)作，自然其按鍵次數(shù)和輸出電位就會(huì)與預(yù)測(cè)值不符。其中按鈕接觸不良，線路噪聲加劇，或是人為按鈕動(dòng)作不規(guī)范是主要原因。因此，防抖動(dòng)電路和防抖動(dòng)軟件成為計(jì)數(shù)器外設(shè)的重要接口部分。常見(jiàn)的防抖動(dòng)電路用的集成片較多，電路也較復(fù)雜，市場(chǎng)上也能買(mǎi) 防抖動(dòng)的專用集成片，成本都比較高。本文采用的設(shè)計(jì)方案是利用74HC00組成簡(jiǎn)單的單穩(wěn)態(tài)防抖觸發(fā)器。圖17單穩(wěn)態(tài)防抖觸發(fā)器74HC00芯片介紹：74HC00 的管腳排列圖圖18 74HC00的

27、管腳排列74HC00 的功能表和主要參數(shù)Y=AB3.設(shè)計(jì)與制作3.1 原理圖輸入中的問(wèn)題與解決。三極管，二級(jí)管，位器的原理圖和封裝圖序號(hào)不同問(wèn)題的解決 在調(diào)入網(wǎng)絡(luò)表后，可以看到網(wǎng)絡(luò)表已經(jīng)轉(zhuǎn)換成可以執(zhí)行的宏命令顯示在窗口的下方，這時(shí)可看到窗口底部的狀態(tài)條以便確認(rèn)所有的宏命令是否有效，若是出現(xiàn)錯(cuò)誤，一般錯(cuò)誤是元件封裝名稱不對(duì)，致使在封裝庫(kù)中找不著，或者是封裝可以找 ，但管腳 和焊盤(pán)不對(duì)，如此電路圖中的二極管，三極管，電位器等。更改錯(cuò)誤方法：首先在原理圖中雙擊二極管D1，然后在彈出的屬性對(duì)話框中，選擇HiddenPins 前的小方框，關(guān)閉屬性對(duì)話框后，就可以看到二極管的管腳號(hào)顯示出來(lái)，確認(rèn)管腳號(hào)和二

28、極管陰極和陽(yáng)極之間的關(guān)系。將當(dāng)前窗口切換到電路板圖，在封裝庫(kù)管理器中選擇International Rectifiers庫(kù)，在庫(kù)中找 D0-41 封 裝，雙擊焊盤(pán)，將焊盤(pán) A 改為1，K 改為2.存盤(pán)后，再調(diào)用網(wǎng)絡(luò)表，若是在網(wǎng)絡(luò)表調(diào)用窗口底部的狀態(tài)條顯示：All Macros Validated,就說(shuō)明沒(méi)有錯(cuò)誤了，可以 單擊Execute 按鈕，將元件和他們的連接關(guān)系調(diào)入電路板圖中。否則還需要找錯(cuò)， 直到所有錯(cuò)誤改正。三極管，電位器管腳錯(cuò)誤的問(wèn)題亦可以用上述方法 并解決， 至此所有的管腳錯(cuò)誤問(wèn)題便全部解決。3.2沒(méi)有封裝的元件自建封裝庫(kù)，例LED 數(shù)碼管。在利用Protel 99se 調(diào)入網(wǎng)絡(luò)

29、表制作PCB 板時(shí)還有一類常見(jiàn)錯(cuò)誤即元件在封 裝庫(kù)中找不著，例如本電路板圖中的LED 數(shù)碼管。此問(wèn)題可以通過(guò)手動(dòng)畫(huà)元件封裝圖來(lái)解決。LED 管腳距離和DIP 模板中的腳距完全相同，故直接調(diào)用Protel99se 中的元件封裝圖制作向?qū)?lái)完成。LED 數(shù)碼管簡(jiǎn)單繪制方法：1. 啟動(dòng)元件編輯器2. 啟動(dòng)元件向?qū)?. 選擇DIP 模板，并選擇公制單位4. 焊盤(pán)使用缺省值5. 設(shè)置焊盤(pán)之間的距離6. 使用缺省絲網(wǎng)線寬和圖形7. 選擇管腳數(shù)目（10個(gè)）8. 輸入管腳名稱屏幕顯示如下圖所示的數(shù)碼管圖型3.3單面布線中的飛線問(wèn)題為了能夠清晰明了的看清成品PCB 板上的走線，這里采用單面板自動(dòng)布線方案。當(dāng)使用

30、自動(dòng)布線時(shí)有 些交叉線無(wú)法按理想路線走開(kāi)從而會(huì)使布線凌亂，這時(shí)就采用走飛線的方法來(lái)解決：走飛線的方法是在預(yù)定飛線的部位放一0歐電阻。3.4調(diào)試中的問(wèn)題3.4.1 LED缺段問(wèn)題在實(shí)際電路板調(diào)試時(shí)會(huì)出現(xiàn)某個(gè)數(shù)碼管顯示數(shù)字錯(cuò)誤，具體表現(xiàn)為不管顯示的數(shù)字是幾，都在固定段上無(wú)法點(diǎn)亮，例如8顯示為A.經(jīng)過(guò)研究，造成此問(wèn)題的主要原因是數(shù)碼管某一個(gè)管腳虛焊或者是數(shù)碼管已經(jīng)損壞。 圖19 LED錯(cuò)誤顯示檢測(cè)方法：在電路板焊接面找 相應(yīng)的段腳，將此腳接VCC，如果正常點(diǎn)亮說(shuō)明 管腳虛焊，重新焊接即可解決問(wèn)題；如果依舊不亮，澤數(shù)碼管損壞，需要更換新 數(shù)碼管。3.4.2 進(jìn)出門(mén)計(jì)數(shù)變反問(wèn)題 在測(cè)試計(jì)數(shù)功能時(shí)發(fā)現(xiàn)進(jìn)門(mén)

31、時(shí)計(jì)數(shù)器-，出門(mén)時(shí)計(jì)數(shù)器+1，經(jīng)過(guò)對(duì)電路進(jìn)行重新分析，發(fā)現(xiàn)CD40192 芯片的CPU 和CPD 接返，重新搭線焊接后問(wèn)題解決。3.4.3 刷卡無(wú)動(dòng)作問(wèn)題 解決方法;將電感線圈調(diào)回11.15M Hz 問(wèn)題解決。3.4.4 1 米外發(fā)射接收測(cè)試。 在調(diào)試紅外發(fā)射接收時(shí)當(dāng)將發(fā)射和接收距離拉大 1m外時(shí)計(jì)數(shù)失靈，經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)接收電路輸出端電壓幾乎為0，所以決定采用加大發(fā)射功率和增加接收放大倍數(shù)來(lái)解決這 問(wèn)題。加大發(fā)射功率方法：調(diào)節(jié)W1 和C79。結(jié)論本文回顧了各種計(jì)數(shù)器的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了現(xiàn)代電子計(jì)數(shù)器的基本原理，并分析了利用電子計(jì)數(shù)器來(lái)制作公交車(chē)電子售票員的方法；分析并仿真了基于差分信號(hào)的進(jìn)出門(mén)計(jì)數(shù)的

32、基本電路，獨(dú)立完成了各目標(biāo)板的設(shè)計(jì)與調(diào)試，最后將三部分目標(biāo)板聯(lián)系起來(lái)綜合調(diào)試并進(jìn)行研究和實(shí)驗(yàn)，最終得到的結(jié)果如下：1 實(shí)現(xiàn)了人員進(jìn)出的準(zhǔn)確識(shí)別計(jì)數(shù)。本文在獨(dú)立設(shè)計(jì)的單向計(jì)數(shù)系統(tǒng)上進(jìn)行了改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)人員進(jìn)出門(mén)的準(zhǔn)確識(shí)別并計(jì)數(shù)。在判別進(jìn)出時(shí)，需要用到由74HC74（雙D 觸發(fā)器器）組成的相位鑒別器使能控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，誰(shuí)使能誰(shuí)有效。最后將使能端的信號(hào)送給后面計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。2 實(shí)現(xiàn)了進(jìn)門(mén)刷卡人數(shù)的統(tǒng)計(jì)本文的意義在于采用了當(dāng)前電子領(lǐng)域中的先進(jìn)的紅外傳輸技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)人員流動(dòng)檢測(cè)、進(jìn)出門(mén)識(shí)別、計(jì)數(shù)等。具有很大的靈活性：1 多功能。它可以在同一個(gè)硬件平臺(tái)上，改變使用地點(diǎn)就能夠完成不同的功能。如：它既可以用來(lái)制作

33、公交車(chē)電子售票員統(tǒng)計(jì)人數(shù)，也可以用于生產(chǎn)線上統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品數(shù)量。2 具有可開(kāi)發(fā)性。在同一系統(tǒng)中，對(duì)計(jì)數(shù)部分進(jìn)行級(jí)聯(lián)便可以實(shí)現(xiàn)更高位的計(jì)數(shù)，另外將計(jì)數(shù)器的輸出端和預(yù)置位輸入端通過(guò)數(shù)據(jù)總線與計(jì)算機(jī)相連，便可通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行多功能控制計(jì)數(shù)。3可靠性高。因?yàn)閿?shù)字系 只有兩個(gè)電平“0 ”、“1 ，抗干擾能力強(qiáng)。4 易于實(shí)現(xiàn)模塊化本文所研究的內(nèi)容具有一定的實(shí)用價(jià)值。 而且本文所提出的實(shí)現(xiàn)人員進(jìn)出鑒別的方法，仍然是當(dāng)前電子領(lǐng)域中先進(jìn)的技術(shù)，并具有一定的理論和實(shí)踐意義。本文基于紅外電子計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了一個(gè)完整的公交車(chē)電子售票員，實(shí)現(xiàn)了包括進(jìn)出鑒別、計(jì)數(shù)、刷卡 計(jì)在內(nèi)的所有工作。由于工作量太大的關(guān)系，本設(shè)計(jì)只實(shí)現(xiàn)了一個(gè)0-

34、99 的2位小型計(jì)數(shù)器，如果在此基礎(chǔ)上擴(kuò)展到4位計(jì)數(shù)，就可以付諸實(shí)踐使用了。參考文獻(xiàn)1 王晥貞模擬電子技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，2006年1月第二版 P3382 何培祥，楊明金，陳忠慧光電控制穴盤(pán)精密裝置的研究農(nóng)業(yè)機(jī)械 學(xué)報(bào)，2007年第34期：第4749 頁(yè)3 郭志友，孫慧卿自動(dòng)換量限的數(shù)字萬(wàn)用表儀器儀表學(xué)報(bào)，2006年25期第129130頁(yè)4 肖景和數(shù)字集成電路應(yīng)用精粹北京：人民郵電出版社，2005年5 陳永甫紅外探測(cè)與控制電路人民郵電出版社 2008 年第115-127頁(yè)6 陳有卿新穎實(shí)用分立元件電子制作138例人民郵電出版社 20067 夏路易 石宗義 Protel 99 se 電路原理圖

35、與電路板設(shè)計(jì)教程.北京 希望電子出版社 2008 年6 月第1版8 梁森自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用機(jī)械工業(yè)出版社，2008.9 趙負(fù)圖光電檢測(cè)控制電路手冊(cè)化學(xué)工業(yè)出版社，2007.10彭軍譯 電路設(shè)計(jì)與制作科學(xué)出版社，200511徐雅珍等譯 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)科學(xué)出版社，200712康華光電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）高等教育出版社，200914 Ken Arnold Embedded Controller Hardware Design LLH Technology Publishing 2006 14 Van Valkenbrug,M.E. Network Analysis Prentice-Hakk, In

36、c 1974 第127-136 頁(yè)15 Huelsman,L.P.Badic Circuit Theory (2nd edition).Prentice-Hall, Inc , 1984 第36-59 頁(yè)。致謝本論文是在我尊敬的導(dǎo)師陳老師悉心指導(dǎo)下進(jìn)行的。是他在百忙之中抽出時(shí)間通過(guò)各種方式來(lái)指導(dǎo)我。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中陳老師多次詢問(wèn)我研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開(kāi)拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。陳老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，是我以后走向社會(huì)工作的榜樣。陳老師不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時(shí)四載，卻給以終生受益無(wú)窮之道。對(duì)陳老師的感激之情是無(wú)法用言語(yǔ)表達(dá)的。陳老師嚴(yán)

37、謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)，淵博的知識(shí)，以及執(zhí)著的敬業(yè)精神深深地感染了我，使我受益匪淺，在此表示衷心的感謝。其次，要感謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中幫我提供研究資料的同學(xué)們，如果沒(méi)有他們 的幫助，此次設(shè)計(jì)的完成將變得非常困難。最后，還要感謝我的母校河南科技學(xué)院新科學(xué)院四年來(lái)對(duì)我的大力栽培；感謝大學(xué)四年來(lái)所有的老師，為我打下電子專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；感謝答辯老師對(duì)我的批評(píng)指導(dǎo)，同時(shí)還要感謝我身邊的朋友們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利地完成。 附 錄紅外發(fā)射、計(jì)數(shù)檢測(cè)、刷卡 路總原理圖e馬,陪F?lm嫄W壙獑?N?)?0?q?3拞屓?p勌m:b5a漬璺1疆lv0瘩艌v?2屘b瘌Tq 妋4UK袢,疀薤,A6玭

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