2012年江西省電子設(shè)計大賽題目及電路解析

1、2012年江西省電子設(shè)計大賽題 目及電路解析2 012 年江西省大學(xué)生電子設(shè)計制作現(xiàn)場賽 賽題某縣，有一個免費參觀的“陶淵明故里紀念 館”，其入口與出口分道進出，且采用如同地鐵 的入口、出口的措施，確保單向通行。在入口與 出口處還設(shè)有紅外檢測、聲響、累加計數(shù)器裝置， 當游人進（出）館時，須穿過紅外檢測器。凡有 人進入檢測區(qū)，立即發(fā)出清晰、響亮的聲響“叮 當，然后計數(shù)器自動加1。這樣，可自動 統(tǒng)計每天的參觀人數(shù)，同時當工作人員下班、閉 館前，先檢查出、入口累加計數(shù)器的計錄。若出 口計錄小于入口計錄數(shù)，說明館內(nèi)還有游人。工 作人員便發(fā)出通知。直至出、入口計數(shù)器計錄相 等，工作人員便閉館下班。請參賽

2、者在賽場提供的器材中，選取所需器 材，利用傳感器技術(shù)及模擬電路、數(shù)字電路知識， 設(shè)計、制作一個能模擬完成上述入口（或出口） 處的紅外檢測、聲響、計數(shù)功能的電子作品，限 于競賽條件，累加計數(shù)器只用2位，即計數(shù)范圍 為 “1-99”。要求：1）紅外檢測部件間距：可客人的中指緩慢穿 過而不會碰及紅外管，為此要求發(fā)射管與接收管 工作面間距至少有2 5mm即俯視看萬能板，發(fā) 射管與接收管的工作面，二者間至少相隔 1 0個 焊孔的距離。2）手動清零：進入工作狀態(tài)前，先手動清霉 （復(fù)位），顯“00”,再處于等待工作的狀態(tài)（不 是自動復(fù)位）。3）聲響要求：“叮當必須是清晰、 響亮的雙音（猶如門鈴聲），單音無效

3、。4）工作順序：必須先進入檢測、再發(fā)出“叮 當”聲響，最后累加計數(shù)并顯示計錄結(jié)果。彼 此動作連貫，但能分清先后，當發(fā).出“?！?聲時門閘打開，發(fā)出“當”聲時游人進門，計數(shù)顯示。：5）揚聲器固定在萬能板上：為防止作品在評 審時出故障，揚聲器必須固定在萬臺皂板的元件面，可用IN4007多余的引線剪下后， 一頭從板的元件面穿過再焊在萬能板上，另一頭（較長）留在元件面，往下壓扣住揚聲 器，這樣，一般有2根足矣。6）電源輸出用綠色發(fā)光管指示，紅外管輸出用黃色發(fā)光管指示核心芯片管腳圖:DADBDCDDEL更LTA H c D E F G0 001口 O 00(13U11ToVIsCD4518 CD4520

4、弓 I 腳圖CD4511 管腳圖CLOCK AENABLE AQ1AQ2AQ3四Q4ARESET AVSSL2JE叵叵叵叵叵mCD451flBMS, CD452GBMSTOP VIEWVDDRESETEQ4BQ3日Q2BQ1BENABLE BCLOCK B年電子設(shè)計大賽2012仿真電路圖電路模塊解析：1 .光耦合器端，電阻R20調(diào)節(jié)紅外發(fā)射管的靈敏 度，使得紅外接收管與電阻 R1分壓。當用手指 擋住紅外接收管時，紅外接收管兩端的電壓高， 此時LED指示燈D1亮，當手松開時，接收管兩 端的電壓降低接近于0V,此時LED指示燈D1不 亮。如此循環(huán)計數(shù)，2 .LM358的作用是波形的整形，使得紅外接

5、收管 的輸出信號為規(guī)則的脈沖波，便于計數(shù)芯片計 數(shù)。3 .C3、R12構(gòu)成上電復(fù)位電路，利用電容對交流 短路的特性，在上電的瞬間電容短路，電阻兩端 的電壓即為電源電壓，電容充滿電后電阻兩端電 壓即為0V,電容旁邊的按鍵為復(fù)位按鍵，即為 手動清零。4 .計數(shù)由CD451皖成，后面接CD4511驅(qū)動數(shù)碼 管顯示數(shù)字，R4 RS R& R7、R8、R9K R10.R11為輸入下拉電阻，用于保持電路的穩(wěn)定性。一般取值10KR RN1 RN功數(shù)碼管的限流電阻，一般取值500R5 .三極管Q1用于驅(qū)動繼電器，D2與繼電器構(gòu)成 放電回路，用于保護開關(guān)管。繼電器在此切換電 阻，改變NE555的輸出頻率。從而使

6、得喇叭發(fā)出 兩種聲音。附：CD4518羊細資料：CD4518/CC4518 是二、十進制（8421 編碼）同步加計數(shù)器，內(nèi)含兩個單元的加計數(shù)器， 其功能表如真值表所示。每單個單元有兩個時鐘 輸入端CLK和EN ,可用時鐘脈沖的上升沿或 下降沿觸發(fā)。由表可知，若用ENABLE信號下 降沿觸發(fā)，觸發(fā)信號由EN端輸入，CLK端置“0。若用CLCK信號上升沿觸發(fā)，觸發(fā)信號由 CL CK 端輸入，ENABLE 端置 “1。RESET 端是清零端，RESET端置“1”時，計數(shù)器各端 輸出端Q1Q4均為“0”，只有RESET端置“0時，CD4518 才開始計數(shù)。CD4518 采用并行進位方式，只要輸入一個時

7、 鐘脈沖，計數(shù)單元Q1翻轉(zhuǎn)一次；當Q1為1 , Q4為0時，每輸入一個時鐘脈沖，計數(shù)單元 Q2翻轉(zhuǎn)一次；當Q1=Q2=1 時，每輸入一個時鐘脈沖Q3翻轉(zhuǎn)一次；當Q1=Q2=Q3=1或Q1=Q4=1時，每輸入一個時鐘脈沖 Q4翻轉(zhuǎn)一次。這樣從初始狀態(tài)（“0”態(tài)）開始計數(shù)， 每輸入10個時鐘脈沖，計數(shù)單元便自動恢復(fù)到“ 0態(tài)。若將第一個加11數(shù)器的輸出端 Q4A作 為第二個加計數(shù)器的輸入端ENB的時鐘脈沖信 號，便可組成兩位8421編碼計數(shù)器，依次下 去可以進行多位串行計數(shù)。CD4520/CC4520為二進制加計數(shù)器，由兩個相同的內(nèi)同步4級計數(shù)器構(gòu)成。計數(shù)器級為D 型觸發(fā)器，具有內(nèi)部可交換CP和E

8、N線，用于 在時鐘上升沿或下降沿加計數(shù)。在單個單元運算 中，EN輸入保持高電平，且在CP上升沿進位。 CR線為高電平時，計數(shù)器清零。計數(shù)器在脈動 模式可級聯(lián)，通過將 Q3連接至下一計數(shù)器的 EN輸入端可實現(xiàn)級聯(lián)，同時后者的 CP輸入保 持低電平。引腳功能：引即7H勺功能1 9CLOCK時鐘輸入端7 15RESET消除端VDD真值表功能:CL CKENABLE RESETACTION上升沿10加計數(shù)0下降沿0加計數(shù)下降沿X0不變X上升沿0不變上升沿00不變1下降沿0不變XX1Q0 Q4=0ENABLEAND CD452OEMSC口4卸日MSCD452QBMSCD4O12AC04012ACD452

9、O9MS同步串聯(lián)二進制計數(shù)器負邊緣觸發(fā)紋波串聯(lián)4個計數(shù)器正極性邊緣觸發(fā)CD4O7!CD4O71CLOCKINPUTCD4518 CD4520 時序圖CLOCK 州PUT口日 MS口451眄1$20日 M3CLOCKFIGURE 12. TIMING DIAGRAMS TOR CD4518BMSwcCD4518BMSCO4520BMS4RESET -iCLOCK ENABLE RESET b 9 e IB Q2B Q3日 Q1BCLOCK ENABLE RESET AAAQlA Qtfi, 口稿 04ACLOCK ENABLE RESET AAAOf A Q2A 03 A Q4ACLOCK EN

10、ABLE RESET B B BQtB QfB 口呢 Q楣CLACK FNAR1 F RFRFT EBBQ1B Q2B Q3B Q4SrmrK FN4RI F RFSFT AAA 1A Q2A QJA Q4An nnc fnari f rfft b 9 bQtB Q2B Q3B Q4ECIOCK FNAHl F RF節(jié) FT AAA31A Q2A QA Q4AVSS =8極限參數(shù):DC Supply VoltageRange, (VDD)-0.5 V to+20V(Voltage Referenced to VSS Terminals)Input Voltage Range, AllInputs輸入電壓范圍，所有投k-0.5 V toVDD +0.5VDC Input Current, AnyOne Input直流輸入電流10mAOperating Temperatu