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基于紅外感應的貨物計數(shù)系統(tǒng)設計分析
[摘要]本文設計并制作了一個現(xiàn)實生活中非常使用的紅外計件器，當“貨物”從紅外發(fā)射管和紅外接收管中間通過時產(chǎn)生一個脈沖，通過與非門電路使該脈沖變?yōu)楦叩碗娖�，用這個高低電平作為計數(shù)器的技術脈沖，當計數(shù)器計到脈沖后，數(shù)碼管顯示數(shù)增加“1”，數(shù)碼管可計數(shù)0―99。當有“貨物”通過紅外檢測電路時，紅外檢測電路輸出檢測脈沖，但是若2秒內(nèi)沒有“貨物”通過時，即紅外檢測電路輸出脈沖失落時，由555時基電路的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路將輸出信號給蜂鳴器報警;在整個計件過程中，可以通過按鍵隨時清除計數(shù)數(shù)據(jù)。
[關鍵詞]紅外檢測;NE555;計數(shù)模塊;蜂鳴報警
[Abstract] This paper designed and produced the piece is a real-life infrared very used to generate a pulse when the "goods" from the infrared emission control and infrared receiver tube through the middle, through NAND circuit so that the pulse into the high and low flat, with the high and low technologies as a counter pulse when the counter pulse, the digital display to increase the number of "1", the digital tube can count 0-99. When there are "goods" through the infrared detection circuit detects infrared detection circuit outputs a pulse, but within two seconds if there is no "goods" through, namely the loss of output pulses of infrared detection circuit by circuit 555 monostable trigger circuit the output signal to the buzzer alarm; in the whole course of the piece, you can always remove the count data by key.
[Key words] infrared detector; NE555; counting module; buzzer alarm
一、引言
當今社會是信息時代，是獲取信息和處理信息，以及信息應用的時代。傳遞信息與檢測技術的重要性在于它是獲得信息并對信息進行一定處理的基礎技術，是獲取信息和信息加工處理的重要手段之一。本系統(tǒng)設計的紅外計件器能工作于各種工作場合，具有較強的實際應用價值，所涉及的技術包括：紅外載波數(shù)據(jù)傳輸技術、紅外脈沖處理技術、紅外遙控系統(tǒng)編碼及譯碼技術、電路設計與演示板制作技術、報警技術等�？捎糜跍y量商場、電影院、博物館、展覽觀、車站、碼頭、銀行等公共場所的人員數(shù)量、人員流通數(shù)量、貨物數(shù)量，以及可檢查產(chǎn)品有無缺損。
二、設計原理
本系統(tǒng)的設計原理如下：當有貨物從收發(fā)模塊經(jīng)過后數(shù)碼管顯示數(shù)值加1，當有貨物通過紅外檢測電路時，紅外檢測電路輸出檢測脈沖，若2秒內(nèi)沒有貨物通過紅外收發(fā)模塊即紅外檢測電路輸出脈沖失落時，蜂鳴器報警，計件過程中可通過按鍵隨時清除計數(shù)數(shù)據(jù)。
設計蜂鳴器的驅(qū)動電路，當有脈沖失落時，該蜂鳴器報警。
三、系統(tǒng)硬件介紹
本系統(tǒng)主要由CD4093、74LS192、CD4511、NE555、紅外收發(fā)管、蜂鳴器電阻、電容、等元件組成。它們不同連接能實現(xiàn)不同的功能，在本系統(tǒng)中紅外收發(fā)管用來檢測貨物，CD4093將檢測將紅外接收管的信號轉(zhuǎn)換為高低電平，作為74LS192的計數(shù)脈沖，CD4511用來顯示七段數(shù)碼管，NE555用來檢測失落脈沖以帶動蜂鳴器報警。接下來將主要介紹這些元器件的結(jié)構(gòu)、引腳和功能。
3.1 CD4093-四與非門施密特觸發(fā)器
CD4093由四個2輸入端的施密特觸發(fā)器電路組成，每個電路均為兩輸入端。施密特觸發(fā)器是一種特殊的門電路，與普通的門電路不同，施密特觸發(fā)器有兩個閾值電壓，分別稱為正向閾值電壓和負向閾值電壓。正向閾值電壓與負向閾值電壓之差稱為回差電壓。
3.2 74LS192 - 可預置加減計數(shù)器
計數(shù)器是一個用以實現(xiàn)計數(shù)功能的時序部件，它不僅可用來記錄脈沖數(shù)，還常用作數(shù)子系統(tǒng)的定時、分頻和執(zhí)行數(shù)字運算以及其它特定的邏輯功能。計數(shù)器種類很多，按構(gòu)成計數(shù)器中的各觸發(fā)器是否使用一個時鐘脈沖源來分，可分為同步計數(shù)器和異步計數(shù)器。本系統(tǒng)中主要使用74LS192是同步十進制可逆計數(shù)器，它具有雙時鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能。
3.3 CD4511 -顯示譯碼器
譯碼管是一個多輸入、多輸出的組合邏輯電路。它的作用是把給定的代碼進行“翻譯”，變成相應的狀態(tài)，使輸出通道中相應的一路有信號輸出。譯碼器可分為通用譯碼器和顯示譯碼器兩大類。前者又分為變量譯碼器和代碼變換譯碼器。
3.4 NE555 - 時基芯片
555集成電路開始是作定時器應用的，所以叫做555定時器或555時基電路。但后來經(jīng)過開發(fā)，它除了作定時延時控制外，還可用于調(diào)光、調(diào)溫、調(diào)壓、調(diào)速等多種控制及計量檢測。此外，還可以組成脈沖振蕩、單穩(wěn)、雙穩(wěn)和脈沖調(diào)制電路，用于交流信號源、電源變換、頻率變換、脈沖調(diào)制等。
3.5 紅外收發(fā)管
紅外收發(fā)對管是一種利用紅外線的開關管，接受管在接受和不接受紅外線時電阻發(fā)生明顯的變化，利用外圍電路可以時輸出產(chǎn)生明顯的高低電平的變化。紅外線發(fā)射管在LED封裝行業(yè)中主要有三個常用的波段：850NM、875NM、940NM。850NM波長的主要用于紅外線監(jiān)控設備，875NM主要用于醫(yī)療設備，940NM波段的主要用于紅外線控制設備。EG：紅外線遙控器、光電開關、光電計數(shù)設備等。[1]
3.6 蜂鳴器
蜂鳴器有二種，一種可以通過直流電壓控制，分5v，9v，12v超電壓使用，內(nèi)部驅(qū)動電路則產(chǎn)生振蕩驅(qū)動電壓，發(fā)出音調(diào)固定的聲音;另一種像喇叭一樣，可以用變化的電壓直接驅(qū)動。改變頻率則可以控制音調(diào)，驅(qū)動電壓的幅值控制音量大小。
四、系統(tǒng)主要模塊
本系統(tǒng)由五大模塊組成，分別是紅外檢測模塊、計數(shù)器模塊、數(shù)碼管顯示模塊、失落脈沖檢測模塊、蜂鳴器模塊。
4.1 紅外檢測模塊
紅外檢測模塊中，紅外發(fā)射管TX一直處于發(fā)射狀態(tài)，當沒有貨物通過使，紅外接收管接收到紅外線。
4.2 計數(shù)模塊
計數(shù)模塊，紅外檢測模塊中CD4093的4腳為計數(shù)模塊的計數(shù)脈沖。
4.4 數(shù)碼管顯示模塊
數(shù)碼管顯示模塊的示，CD4511將輸入端A、B、C、D的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為BCD碼供七段數(shù)碼管顯示，兩個數(shù)碼管顯示數(shù)字的位00-99。
4.5 失落脈沖檢測與蜂鳴器模塊
失落脈沖檢測模塊，當沒有貨物通過時，信號1為低電平，三級管Q5截止，VCC通過電子R40給電容C10充電，當貨物2秒后還沒通過，則電容C10充電到6腳電壓大于2/3VCC，電容放電，NE555輸出為低電平，Q4導通，蜂鳴器報警。當有貨物通過時，信號1為高電平，三極管導通，電容C10通過三極管集電極-發(fā)射極對地放電。[2]
五、結(jié)論
實驗結(jié)果證明，本文所設計紅外計數(shù)器電路較合理，且操作簡單。本系統(tǒng)所應用的紅外對管是一種在自動檢測和自動控制中常用到的光電傳感器，通過CD4093對信號的處理使信號穩(wěn)定。設計的計數(shù)范圍是兩位，若要增加計數(shù)位數(shù)，可直接對計數(shù)顯示部分進行擴展。
參考文獻
[1]邱關源.電路.4版 北京：高等教育出版社，1999
[2]王衛(wèi)東.模擬電子技術.2版 北京：電子工業(yè)出版社
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