具有加減識(shí)別功能的繞線機(jī)電子計(jì)數(shù)器

1、目錄摘要2前言3第一章 設(shè)計(jì)方案41.1設(shè)計(jì)目的41.2設(shè)計(jì)要求41.3總原理框圖41.3各單元框圖電路設(shè)計(jì)4（1）信號(hào)采集電路4（2）加減識(shí)別電路5（3）計(jì)數(shù)、譯碼、驅(qū)動(dòng)、顯示7第二章 相關(guān)元器件介紹92.1紅外發(fā)射接收對(duì)管92.2施密特觸發(fā)器102.3 ST18811 2.4芯片CD40106122.5 CD4013-雙上升沿D觸發(fā)器122.6 CD4011014第三章 具有加減識(shí)別功能的繞線機(jī)電子計(jì)數(shù)器總電路163.1總電路圖163.2總電路原理17第四章 結(jié)論18參考文獻(xiàn)19致謝20摘要 繞線機(jī)是用來(lái)繞制線圈的專用設(shè)備，而計(jì)數(shù)器則起到了計(jì)數(shù)作用。通過(guò)計(jì)數(shù)器我們可以了解產(chǎn)品的工作狀態(tài)。繞

2、線機(jī)種類很多，由于各種線圈產(chǎn)品的功能要求不同，目前常見(jiàn)繞線機(jī)的有全自動(dòng)繞線機(jī)、半自動(dòng)繞線機(jī)、環(huán)形繞線機(jī)、伺服精密繞線機(jī)、變壓器繞線機(jī)、電感線圈繞線機(jī)等機(jī)種。本課程設(shè)計(jì)主要是通過(guò)紅外線傳感器來(lái)計(jì)數(shù)繞線機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，然后通過(guò)計(jì)數(shù)，鎖存，譯碼等步驟最終在數(shù)碼管顯示數(shù)字。關(guān)鍵詞:繞線機(jī)，CD4013，CD40106，CD40110,紅外對(duì)管Abstract Coiling machine is used for the special equipment of Coilingaround the system, and counter does the count function. Through the

3、 counter we can understand the working state of the products. Coiling machine type many, because all kinds of different requirements for the product function coil, the most common of the winding machine fully automatic winding machine, semi-auto coiling machine, annular coiling machine, servo precis

4、ion coiling machine, transformer winding machine, inductance coil winding machine model. This course is designed by infrared sensors to count coiling machine RPM, and then through the count, lock to save, steps in the digital decoder eventually pipe display Numbers Keyword：coiling machine，CD4013，CD4

5、0106，CD40110，infrared geminate transistors 前言繞制繞組設(shè)備一般都裝計(jì)數(shù)器，常用的計(jì)數(shù)器有機(jī)械式和電子式計(jì)數(shù)器。在繞組繞制中，當(dāng)繞組匝數(shù)達(dá)到一定值停機(jī)，由于繞線機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大，繞線機(jī)不會(huì)立刻停止轉(zhuǎn)動(dòng)，即使提前采取措施也很難繞到規(guī)定匝數(shù)，還去要正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)調(diào)整。為此我們需要設(shè)計(jì)一個(gè)繞線機(jī)計(jì)數(shù)器來(lái)對(duì)繞線機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)控制。而數(shù)字式電子計(jì)數(shù)器有直觀和計(jì)數(shù)精確的優(yōu)點(diǎn)，目前已在各種行業(yè)中普遍使用。數(shù)字式電子計(jì)數(shù)器有多種計(jì)數(shù)觸發(fā)方式，它是由實(shí)際使用條件和環(huán)境決定的。有采用機(jī)械方式的接觸式觸發(fā)的，有采用電子傳感器的非接觸式觸發(fā)的，光電式傳感器是其中之一，它是一種非接

6、觸式電子傳感器,利用光電元件制成的自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置。其工作原理是從光源發(fā)出的一束平行光照射在光電元件(如光電管、光敏電阻等)上，每當(dāng)這束光被遮擋一次時(shí)，光電元件的工作狀態(tài)就改變一次，通過(guò)放大器可使計(jì)數(shù)器記下被遮擋的次數(shù)。常用于記錄成品數(shù)量或展覽會(huì)參觀者人數(shù)。這種計(jì)數(shù)器在工廠的生產(chǎn)流水線上作產(chǎn)品統(tǒng)計(jì)，有著其他計(jì)數(shù)器不可取代的優(yōu)點(diǎn)。該例光電觸發(fā)式電子計(jì)數(shù)器只有兩位數(shù)，但通過(guò)級(jí)聯(lián)可以擴(kuò)展為四位，甚至多位。自動(dòng)化的計(jì)數(shù)提高了工業(yè)生產(chǎn)上的效率以及準(zhǔn)確性，計(jì)數(shù)的自動(dòng)化和智能化最終能加速實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的工業(yè)。隨著生產(chǎn)自動(dòng)化、設(shè)備數(shù)字化和機(jī)電一體化的發(fā)展,對(duì)光電計(jì)數(shù)器的需求日益增多。光電計(jì)數(shù)器在實(shí)際生產(chǎn)中已經(jīng)得到了廣

7、泛的應(yīng)用。在應(yīng)用中，光電傳感器部分主要有光電斷路器和光電開(kāi)關(guān)，但在工業(yè)生產(chǎn)中主要使用的是光電開(kāi)關(guān)，計(jì)數(shù)電路有CD系列芯片組成的，也有74系列芯片組成的，實(shí)際功能差別不大。 第一章 設(shè)計(jì)方案1.1設(shè)計(jì)目的(1)掌握常用基本邏輯電路的工作原理 (2)學(xué)習(xí)掌握電子電路設(shè)計(jì)基本方法(3)初步學(xué)會(huì)使用Alitum Designer軟件熟悉基本操作，會(huì)用其進(jìn)行電路的仿真(4)設(shè)計(jì)并制作用于工件計(jì)數(shù)的繞線機(jī)電子計(jì)數(shù)器(5)培養(yǎng)獨(dú)立思考、分析、解決問(wèn)題的能力(6)通過(guò)焊接電路，提高實(shí)際動(dòng)手操作能力(7)通過(guò)此次設(shè)計(jì)，增強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的能力1.2設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)具有加減識(shí)別功能的繞線機(jī)電子計(jì)數(shù)器,能夠?qū)@線機(jī)正

8、,反轉(zhuǎn)動(dòng)的次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并將最終數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示。1.3總原理框圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求,其總原理框圖1-1如下所示:計(jì)數(shù)、譯碼、驅(qū)動(dòng)、顯示加減識(shí)別電路信號(hào)采集電路 圖1-1 總原理框圖1.3各單元框圖電路設(shè)計(jì)信號(hào)采集電路框圖如下圖1-2所示:（1）信號(hào)采集電路 加信號(hào)采集電路圖（a） 減信號(hào)采集電路圖（b） 圖1-2 信號(hào)采集電路圖圖1-2所示為信號(hào)采集電路圖，VD1，VD2為紅外發(fā)射管，VT1，VT2為對(duì)應(yīng)的接收管，F(xiàn)1、F2為施密特反相器。工作原理：當(dāng)繞線機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，紅外發(fā)射管VD1發(fā)射的紅外光先透過(guò)小孔，三極管VT1接收到光后導(dǎo)通，其電阻R1處下面節(jié)點(diǎn)電位由高電平變?yōu)榈碗娖?，完成了信?hào)采樣任務(wù)

9、。然后信號(hào)經(jīng)過(guò)施密特反相器F1反向并調(diào)制波形后（將不規(guī)則波形整成矩形波），送入加減識(shí)別信號(hào)處理部分。當(dāng)轉(zhuǎn)盤繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)射管VD2發(fā)射的紅外光透過(guò)小孔，三極管VT2接收到光后導(dǎo)通，電阻R2處下面節(jié)點(diǎn)電位由高電平變?yōu)榈碗娖?，完成信?hào)采樣。信號(hào)經(jīng)施密特反向器反向調(diào)制后送入加減識(shí)別信號(hào)處理部分。當(dāng)轉(zhuǎn)盤反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，紅外發(fā)射管VD2發(fā)射的紅外光先透過(guò)小孔，三極管VT2接收到光后導(dǎo)通，其電阻R2處下面節(jié)點(diǎn)電位由高電平變?yōu)榈碗娖?，完成了信?hào)采樣任務(wù)。然后信號(hào)經(jīng)過(guò)施密特反相器F1反向并調(diào)制波形送入加減識(shí)別信號(hào)處理部分。當(dāng)轉(zhuǎn)盤繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)射管VD1發(fā)射的紅外光透過(guò)小孔，三極管VT1接收到光后導(dǎo)通，電阻R1處下面節(jié)

10、點(diǎn)電位由高電平變?yōu)榈碗娖?，完成信?hào)采樣。信號(hào)經(jīng)施密特反向器反向調(diào)制后送入加減識(shí)別信號(hào)處理部分。 (2)加減識(shí)別電路加減識(shí)別電路框圖如下圖1-4所示:減信號(hào)采集信號(hào)加信號(hào)采集信號(hào) 圖1-4 加減識(shí)別電路 如圖1-4所示為減識(shí)別信號(hào)處理電路簡(jiǎn)圖，F(xiàn)1F4為芯片CD40106里面的施密特反向器。芯片CD40106里面共有6個(gè)施密特反相器。而分別和線CPU,CPD相連的兩個(gè)芯片其實(shí)是一個(gè)芯片，即芯片CD4013。這里我們將它看成兩部分。工作原理：如圖1-3所示當(dāng)繞線機(jī)正轉(zhuǎn)(加計(jì)數(shù)時(shí))，VT1先導(dǎo)通，經(jīng)施密特反相器F1反向后為高電平。一部分連接到芯片CD4013（2）的CL2引腳上，另一部分則經(jīng)過(guò)施密特

11、反相器F3反向低電平接到CD4013（1）的R1引腳上。根據(jù)表1-1所示的CD4013功能表可知，當(dāng)剛開(kāi)始兩個(gè)紅外接收管VT1，VT2都沒(méi)導(dǎo)通時(shí)，由于S1，S2接地故都為低電平L。而R1，R2由于前面VT1,VT2未導(dǎo)通再經(jīng)過(guò)反相器后電平高電平H。脈沖CP沒(méi)有。故Q處電平為低電平，沒(méi)有給CPU,CPD一個(gè)脈沖。引腳D1，D2處電平為高電平。表1-1 芯片CD4013功能表輸入輸出CPDRnSnQQ非LLLLHHLLHL×LL保持××HLLH××LHHL××HHHH當(dāng)VD1的光先透過(guò)小孔照到接收管VT1后，三極管VT1導(dǎo)通。R

12、1下節(jié)點(diǎn)電位由高電平變?yōu)榈碗娖?，故R1處電位為低電平，而D2處為高電平，S1處為低電平，CL1處沒(méi)有脈沖，故該處CD4013（1）不被觸發(fā)。而CD4013（2）雖然有一個(gè)上升沿脈沖到其引腳CL2處，但是由于其R2處電平為高電平，所以不被觸發(fā)（保持）。當(dāng)VD2的光透過(guò)小孔照到接收管VT2后，三極管VT2導(dǎo)通。R2下節(jié)點(diǎn)電位由高電平變?yōu)榈碗娖健＿@時(shí)信號(hào)經(jīng)F2給芯片CD4013（1）的CL1處一個(gè)上升沿觸發(fā)（加信號(hào)），根據(jù)表1-1可知，此時(shí)芯片CD4013（1）的Q1處電平由低電平變?yōu)楦唠娖剑琎1處脈沖經(jīng)導(dǎo)線連到計(jì)數(shù)、驅(qū)動(dòng)、譯碼、顯示電路。而此時(shí)CD4013(2)上R2處電平為低電平，S2處電平為低

13、電平，D2處電平為高電平，CL2處一個(gè)下降沿脈沖，故不觸發(fā)。 當(dāng)繞線機(jī)反轉(zhuǎn)(減計(jì)數(shù)時(shí))，VT2先導(dǎo)通，經(jīng)施密特反相器F2反向后為高電平。一部分連接到芯片CD4013（1）的CL1引腳上，另一部分則經(jīng)過(guò)施密特反相器F4反向低電平接到CD4013（2）的R2引腳上。根據(jù)表可知此時(shí)CD4013不觸發(fā)。當(dāng)VT2導(dǎo)通時(shí)，信號(hào)經(jīng)F1給CD4013(2)處一個(gè)上升沿脈沖（減信號(hào)），此時(shí)CD4013（2）觸發(fā)，Q2處電平由低電平變?yōu)楦唠娖?，Q2處脈沖經(jīng)導(dǎo)線連到計(jì)數(shù)、驅(qū)動(dòng)、譯碼、顯示電路。（3）計(jì)數(shù)、譯碼、驅(qū)動(dòng)、顯示計(jì)數(shù)、譯碼、驅(qū)動(dòng)、顯示電路框圖如下圖1-4所示:圖1-5計(jì)數(shù)、譯碼、驅(qū)動(dòng)、顯示如圖1-5所示，有

14、4個(gè)芯片CD40110分別對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)碼管。與CD40110和數(shù)碼管之間相連的電阻用于限流。而芯片CD4013之間BO引腳與CPD引腳相連，CO引腳與CPU相連。當(dāng)CPU給最左邊的CD4013（1）一個(gè)上升沿脈沖時(shí)，根據(jù)芯片CD40110功能表表1-2可知表1-2 芯片CD40110功能表CPUCPDLETER計(jì)數(shù)顯示×000加1隨計(jì)數(shù)器顯示×000減1隨計(jì)數(shù)器顯示××0不變不變××1×1清0000不變××0×1清0000隨計(jì)數(shù)器顯示（顯示0）×××10禁止不變

15、15;100加1不變×100減1不變由于是上升沿脈沖，且LE處低電平，TE低電平，R低電平。所以計(jì)數(shù)加1，數(shù)碼管顯示1。CD40110 的進(jìn)位輸出CO 和借位輸出BO 一般為高電平，當(dāng)計(jì)數(shù)器從09 時(shí)，BO 輸出負(fù)脈沖；從90 時(shí)CO 輸出負(fù)脈沖。在多片級(jí)聯(lián)時(shí)，只需要將CO 和BO分別接至下級(jí)40110 的CPU 和CPD 端，就可組成多位計(jì)數(shù)器。而一共用了4個(gè)數(shù)碼管，故其計(jì)數(shù)范圍可以從0000-9999。當(dāng)按下開(kāi)關(guān)SB時(shí)，可對(duì)計(jì)數(shù)器清零。第二章 相關(guān)元器件介紹2.1紅外發(fā)射接收對(duì)管人們見(jiàn)到的紅外遙控系統(tǒng)分為發(fā)射和接收兩部分。發(fā)射部分的發(fā)射元件為紅外發(fā)光二極管，它發(fā)出的是紅外線而不是

16、可見(jiàn)光。常用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)為940nm左右，外形與普通5mm發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。一般有透明、黑色和深藍(lán)色等三種。判斷紅外發(fā)光二極管的好壞與判斷普通二極管一樣的方法。單只紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率約100mW。紅外發(fā)光二極管的發(fā)光效率需用專用儀器測(cè)定，而業(yè)余條件下，只能憑經(jīng)驗(yàn)用拉距法進(jìn)行粗略判定。接收電路的紅外接收管是一種光敏二極管，使用時(shí)要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作而獲得高的靈敏度。紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種。由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率較小，紅外接收二極管收到的信號(hào)較弱，所以接收端就要增加高增益放大電路。紅外線接收管是將紅外線光信號(hào)變成電信號(hào)

17、的半導(dǎo)體器件，它的核心部件是一個(gè)特殊材料的PN結(jié)，和普通二極管相比，在結(jié)構(gòu)上采取了大的改變，紅外線接收管為了更多更大面積的接受入射光線，PN結(jié)面積盡量做的比較大，電極面積盡量減小，而且PN結(jié)的結(jié)深很淺，一般小于1微米。紅外線接收二極管是在反向電壓作用之下工作的。沒(méi)有光照時(shí)，反向電流很小（一般小于0.1微安），稱為暗電流。當(dāng)有紅外線光照時(shí)，攜帶能量的紅外線光子進(jìn)入PN結(jié)后，把能量傳給共價(jià)鍵上的束縛電子，使部分電子掙脫共價(jià)鍵，從而產(chǎn)生電子-空穴對(duì)（簡(jiǎn)稱：光生載流子）。它們?cè)诜聪螂妷鹤饔孟聟⒓悠七\(yùn)動(dòng)，使反向電流明顯變大，光的強(qiáng)度越大，反向電流也越大。這種特性稱為“光電導(dǎo)”。紅外線接收二極管在一般照

18、度的光線照射下，所產(chǎn)生的電流叫光電流。如果在外電路上接上負(fù)載，負(fù)載上就獲得了電信號(hào)，而且這個(gè)電信號(hào)隨著光的變化而相應(yīng)變化。 紅外線接收管有兩種，一種是光電二極管，另一種是光電三極管。光電二極管就是將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，光電三極管在將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的同時(shí)，也把電流放大了。因此，光電三極管也分為兩種，分別別是NPN型和PNP型。 紅外接收管的作用是進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，在光控、紅外線遙控、光探測(cè)、光纖通信、光電耦合等方面有廣泛的應(yīng)用。 如何選擇紅外線接收管：紅外線最重要的參數(shù)就是光電信號(hào)的放大倍率，一般的有1000-1300,1300,1800，1800-2500這些對(duì)靈敏度有決定性作用。2.2施密特

19、觸發(fā)器施密特觸發(fā)器不同于前述的各類觸發(fā)器，它具有下述特點(diǎn)： 屬于電平觸發(fā)，對(duì)于緩慢變化的信號(hào)仍然適用，當(dāng)輸入信號(hào)達(dá)到某一定電壓值時(shí)，輸出電壓會(huì)發(fā)生突變。輸入信號(hào)增加和減少時(shí)，電路有不同的閾值電壓，它具有如圖2-1所示的傳輸特性。(a) 同相輸出 (b)反向輸出圖2-1施密特電路的傳輸特性在模擬電路中，曾經(jīng)討論過(guò)由集成運(yùn)放構(gòu)成的施密特觸發(fā)器（帶正反饋的遲滯比較器），下面介紹數(shù)字技術(shù)中常用的施密特觸發(fā)器。一、 門電路組成的施密特觸發(fā)器由CMOS門組成的施密特觸發(fā)器如圖2-2所示。圖2-2 CMOS反相器組成的施密特觸發(fā)器電路中兩個(gè)CMOS反相器串接，分壓電阻R1 、R2

20、0;將輸出端的電壓反饋到輸入端對(duì)電路產(chǎn)生影響。普通的門電路可以構(gòu)成施密特觸發(fā)器。因?yàn)镃MOS門的輸入電阻很高，所以G1的輸入端可以近似的看成開(kāi)路。把疊加原理應(yīng)用到R1和R2構(gòu)成的串聯(lián)電路上，我們可以推導(dǎo)出這個(gè)電路的正向閾值電壓和負(fù)向閾值電壓。當(dāng)時(shí)，VI=0時(shí)，VO=0 。當(dāng)VI從0逐漸上升到VT+時(shí)，VI從0上升到VTH，電路的狀態(tài)將發(fā)生變化。我們考慮電路狀態(tài)即將發(fā)生變化那一時(shí)刻的情況。因?yàn)榇藭r(shí)電路狀態(tài)尚未發(fā)生變化，VO所以仍然為0，VI = VTH =R2/(R1+R2)VI = R2/(R1+R2)VT+ ，于是，VT+ =（1+R1/R2）VT+。與此類似，當(dāng)VI = VDD時(shí)，VO =

21、 VDD。當(dāng)VI從VDD逐漸下降到VT-時(shí)，VI從VDD下降到VTH，電路的狀態(tài)將發(fā)生變化。我們考慮電路狀態(tài)即將發(fā)生變化那一時(shí)刻的情況。因?yàn)榇藭r(shí)電路狀態(tài)尚未發(fā)生變化，所以VO仍然為VDD =2 VTH，VI = VTH =R2/(R1+R2) VI +R1/(R1+R2) VO =R2/(R1+R2) VT+ +R1/(R1+R2)2 VTH，于是，VT+ =（1-R1/R2）VTH。通過(guò)調(diào)節(jié)R1或R2，可以調(diào)節(jié)正向閾值電壓和反向閾值電壓。不過(guò)，這個(gè)電路有一個(gè)約束條件，就是R1<R2。如果R1>R2，那么，我們有VT+ >2 VTH =VDD及VT- < 0，這說(shuō)明，即

22、使VI上升到VDD或下降到0，電路的狀態(tài)也不會(huì)發(fā)生變化，電路處于“自鎖狀態(tài)”，不能正常工作。2.3 ST1881 采用高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成。2 檢測(cè)距離可調(diào)整范圍大，4-13mm 可用。3 采用非接觸檢測(cè)方式。其內(nèi)部電路圖如下圖圖2-3所示圖2-3 ST188內(nèi)部電路圖如圖2-3所示 A、K是紅外發(fā)射二極管的正負(fù)極，C、E是接收管的正負(fù)極。因此只要A極接高電平、K極接低電平，紅外發(fā)射管就能發(fā)出紅外線。可以在傳感器加上外圍電路來(lái)檢測(cè)接收管的信號(hào)，進(jìn)而確定是否接受到反射回來(lái)的紅外線。 2.4芯片CD40106CC40106由六個(gè)斯密特觸發(fā)器電路組成。每個(gè)電路均為在兩輸入

23、端具有斯密 特觸發(fā)器功能的反相器。觸發(fā)器在信號(hào)的上升和下降沿的不同點(diǎn)開(kāi)、關(guān)。上升電壓(V T+)和下降電壓(V T-)之差定義為滯后電壓。其引腳圖如圖2-4所示    圖2-4 CD40106引腳圖引腳功能：2 4 6 8 10 12  數(shù)據(jù)輸出端1 3 5 9 11 13   數(shù)據(jù)輸入端14 電源正7 接地2.5 CD4013-雙上升沿D觸發(fā)器CC4013 由兩個(gè)相同的、相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)型觸發(fā)器構(gòu)成。每個(gè)觸發(fā)器有獨(dú)立的數(shù)據(jù)、置位、復(fù)位、時(shí)鐘輸入和Q 及Q輸出。此器件可用作移位寄存器，且通過(guò)將Q輸出連接到數(shù)據(jù)輸入，可用作計(jì)數(shù)器和觸發(fā)器。

24、在時(shí)鐘上升沿觸發(fā)時(shí)，加在D 輸入端的邏輯電平傳送到Q 輸出端。置位和復(fù)位與時(shí)鐘無(wú)關(guān)，而分別由置位或復(fù)位線上的高電平完成。CC4013 提供了14 引線多層陶瓷雙列直插（D）、熔封陶瓷雙列直插（J）、塑料雙列直插（P）和陶瓷片狀載體（C）4 種封裝形式。引出端符號(hào) 推薦工作條件1D2D 數(shù)據(jù)輸入端 電源電壓范圍3V15V1CP2CP 時(shí)鐘輸入端 輸入電壓范圍0VVDD1SD2SD ，1RD2RD 直接復(fù)位端 工作溫度范圍1Q2Q 原碼輸出端 M 類551251Q2Q 反碼輸出端 E 類.4085VDD 正電源 極限值Vss 地 電源電壓.0.5V18V 輸入電壓0.5VVDD+0.5V 輸入電流

25、.±10mA 表2-1 CD4013功能表輸入輸出CPDRnSnQQ非LLLLHHLLHL×LL保持××HLLH××LHHL××HHHH圖2-5 CD4013 引腳圖2.6 CD4011040110 為十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器/鎖存器/譯碼器/驅(qū)動(dòng)器，具有加減計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器狀態(tài)鎖存，七段顯示譯碼輸出等功能。CD40110 有2 個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端CPU 和CPD 分別用作加計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入和減計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入。由于電路內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)預(yù)處理邏輯，因此當(dāng)一個(gè)時(shí)鐘輸入端計(jì)數(shù)作時(shí)，另一個(gè)時(shí)鐘輸入端可以是任意狀態(tài)。40110 的進(jìn)位輸出CO

26、 和借位輸出BO 一般為高電平，當(dāng)計(jì)數(shù)器從09 時(shí)，BO 輸出負(fù)脈沖；從90 時(shí)CO 輸出負(fù)脈沖。在多片級(jí)聯(lián)時(shí)，只需要將CO 和BO分別接至下級(jí)40110 的CPU 和CPD 端，就可組成多位計(jì)數(shù)器。引出端符號(hào)： 推薦工作條件：BO 借位輸出端 電源電壓范圍3V18VCO 進(jìn)位輸出端 輸入電壓范圍0VVDDCPD 減計(jì)數(shù)器時(shí)鐘輸入端 工作溫度范圍CPU 加計(jì)數(shù)器時(shí)鐘輸入端 M類55125CR 清除端 E 類.4085/CT 計(jì)數(shù)允許端 極限值：/LE 鎖存器預(yù)置端 電源電壓.0.5V18VVDD 正電源 輸入電壓0.5VVDD+0.5VVss 地 輸入電流.±10mAag 鎖存譯碼輸

27、出端 儲(chǔ)存穩(wěn)定65150 邏輯圖圖2-6 CD40110引腳圖表2-2 CD40110功能表CPU(CLK UP)CPD(CLK DN)LETE(EN非)R計(jì)數(shù)顯示×000加1隨計(jì)數(shù)器顯示×000減1隨計(jì)數(shù)器顯示××0不變不變××1×1清0000不變××0×1清0000隨計(jì)數(shù)器顯示（顯示0）×××10禁止不變×100加1不變×100減1不變第三章 具有加減識(shí)別功能的繞線機(jī)電子計(jì)數(shù)器總電路根據(jù)設(shè)計(jì)要求其總電路圖如圖4-1所示3.1 總電路圖圖4-1

28、 總電路圖3.2 總電路原理如圖所示，當(dāng)繞線機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，ST188里的VD1的光先透過(guò)小孔照到接收管VT1后，三極管VT1導(dǎo)通。R1下節(jié)點(diǎn)電位由高電平變?yōu)榈碗娖剑蔙1處電位為低電平，而D2處為高電平，S1處為低電平，CL1處沒(méi)有脈沖，故該處CD4013（1）不被觸發(fā)。而CD4013（2）雖然有一個(gè)上升沿脈沖到其引腳CL2處，但是由于其R2處電平為高電平，所以不被觸發(fā)（保持）。當(dāng)VD2的光透過(guò)小孔照到接收管VT2后，三極管VT2導(dǎo)通。R2下節(jié)點(diǎn)電位由高電平變?yōu)榈碗娖健＿@時(shí)信號(hào)經(jīng)F2給芯片CD4013（1）的CL1處一個(gè)上升沿觸發(fā)（加信號(hào)），此時(shí)芯片CD4013（1）的Q1處電平由低電平變?yōu)楦唠娖?/p>

29、而CD4013(2)上R2處電平為低電平，S2處電平為低電平，D2處電平為高電平，CL2處一個(gè)下降沿脈沖，故不觸發(fā)。由于Q1處有個(gè)上升沿觸發(fā)，根據(jù)CD40110的芯片資料可知,計(jì)數(shù)加1，數(shù)碼管顯示1。CD40110 的進(jìn)位輸出CO 和借位輸出BO 一般為高電平，當(dāng)計(jì)數(shù)器從09 時(shí)，BO 輸出負(fù)脈沖；從90 時(shí)CO 輸出負(fù)脈沖。在多片級(jí)聯(lián)時(shí)，只需要將CO 和BO分別接至下級(jí)40110 的CPU 和CPD 端，就可組成多位計(jì)數(shù)器。而一共用了4個(gè)數(shù)碼管，故其計(jì)數(shù)范圍可以從0000-9999。當(dāng)按下開(kāi)關(guān)SB時(shí)，可對(duì)計(jì)數(shù)器清零。當(dāng)繞線機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，ST188里的VD2的光先透過(guò)小孔照到接收管VT2后，三極管

30、VT2導(dǎo)通。R2下節(jié)點(diǎn)電位由高電平變?yōu)榈碗娖?，故R2處電位為低電平，而D1處為高電平，S2處為低電平，CL2處沒(méi)有脈沖，故該處CD4013（2）不被觸發(fā)。而CD4013（1）雖然有一個(gè)上升沿脈沖到其引腳CL1處，但是由于其R1處電平為高電平，所以不被觸發(fā)（保持）。當(dāng)VD1的光透過(guò)小孔照到接收管VT1后，三極管VT2導(dǎo)通。R2下節(jié)點(diǎn)電位由高電平變?yōu)榈碗娖健＿@時(shí)信號(hào)經(jīng)F2給芯片CD4013（1）的CL2處一個(gè)上升沿觸發(fā)（加信號(hào)），此時(shí)芯片CD4013（2）的Q1處電平由低電平變?yōu)楦唠娖蕉鳦D4013(1)上R2處電平為低電平，S1處電平為低電平，D1處電平為高電平，CL1處一個(gè)下降沿脈沖，故不觸發(fā)

31、。由于Q2處有個(gè)上升沿觸發(fā)，根據(jù)CD40110的芯片資料可知,計(jì)數(shù)減1。CD40110 的進(jìn)位輸出CO 和借位輸出BO 一般為高電平，當(dāng)計(jì)數(shù)器從09 時(shí)，BO 輸出負(fù)脈沖；從90 時(shí)CO 輸出負(fù)脈沖。在多片級(jí)聯(lián)時(shí)，只需要將CO 和BO分別接至下級(jí)40110 的CPU 和CPD 端，就可組成多位計(jì)數(shù)器。而一共用了4個(gè)數(shù)碼管，故其計(jì)數(shù)范圍可以從0000-9999。當(dāng)按下開(kāi)關(guān)SB時(shí)，可對(duì)計(jì)數(shù)器清零。第四章 結(jié)論本次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我更加熟悉了從理論到實(shí)踐的跨越。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)我學(xué)會(huì)了如何運(yùn)用Altium Designer Winter 09來(lái)繪制電路的原理圖以及一些基礎(chǔ)的PCB繪圖技巧。Altium Des

32、igner Winter 09 提供了唯一一款統(tǒng)一的應(yīng)用方案，其綜合電子產(chǎn)品一體化開(kāi)發(fā)所需的所有必須技術(shù)和功能。Altium Designer Winter 09 在單一設(shè)計(jì)環(huán)境中集成板級(jí)和FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)、基于FPGA和分立處理器的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)以及PCB版圖設(shè)計(jì)、編輯和制造。并集成了現(xiàn)代設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理功能。從電路板繪制到最后焊接元器件的過(guò)程中,有時(shí)候畫原理圖一不小心就會(huì)接錯(cuò)線或者用錯(cuò)芯片,特別是原理圖布線的時(shí)候,總要考慮器件之間不能交線,這總讓人很頭疼。但仔細(xì)多想想，多試試總會(huì)找到解決的辦法。在繪制PCB這部分，基本上啥都不懂。多虧了周華同學(xué)的很大幫助，我才能夠把它的圖做了出來(lái)。在拿到電路板進(jìn)行焊接的時(shí)候，總要考慮焊錫的多少，以免出現(xiàn)虛焊等現(xiàn)象。當(dāng)把設(shè)計(jì)焊完之后，特地測(cè)試了一下。剛開(kāi)始的時(shí)候，本以為直接遮住對(duì)管就可以計(jì)數(shù)。但是，當(dāng)我再把電路圖拿過(guò)來(lái)研究之后才發(fā)現(xiàn)，其實(shí)當(dāng)紙片劃過(guò)之后給第一個(gè)透過(guò)光的芯片CD401