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基于紅外感應(yīng)的貨物計(jì)數(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析
[摘要]本文設(shè)計(jì)并制作了一個(gè)現(xiàn)實(shí)生活中非常使用的紅外計(jì)件器，當(dāng)“貨物”從紅外發(fā)射管和紅外接收管中間通過(guò)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)脈沖，通過(guò)與非門電路使該脈沖變?yōu)楦叩碗娖�，用這個(gè)高低電平作為計(jì)數(shù)器的技術(shù)脈沖，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)到脈沖后，數(shù)碼管顯示數(shù)增加“1”，數(shù)碼管可計(jì)數(shù)0―99。當(dāng)有“貨物”通過(guò)紅外檢測(cè)電路時(shí)，紅外檢測(cè)電路輸出檢測(cè)脈沖，但是若2秒內(nèi)沒(méi)有“貨物”通過(guò)時(shí)，即紅外檢測(cè)電路輸出脈沖失落時(shí)，由555時(shí)基電路的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路將輸出信號(hào)給蜂鳴器報(bào)警;在整個(gè)計(jì)件過(guò)程中，可以通過(guò)按鍵隨時(shí)清除計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)。
[關(guān)鍵詞]紅外檢測(cè);NE555;計(jì)數(shù)模塊;蜂鳴報(bào)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(dāng)今社會(huì)是信息時(shí)代，是獲取信息和處理信息，以及信息應(yīng)用的時(shí)代。傳遞信息與檢測(cè)技術(shù)的重要性在于它是獲得信息并對(duì)信息進(jìn)行一定處理的基礎(chǔ)技術(shù)，是獲取信息和信息加工處理的重要手段之一。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的紅外計(jì)件器能工作于各種工作場(chǎng)合，具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，所涉及的技術(shù)包括：紅外載波數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、紅外脈沖處理技術(shù)、紅外遙控系統(tǒng)編碼及譯碼技術(shù)、電路設(shè)計(jì)與演示板制作技術(shù)、報(bào)警技術(shù)等�？捎糜跍y(cè)量商場(chǎng)、電影院、博物館、展覽觀、車站、碼頭、銀行等公共場(chǎng)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(wú)缺損。
二、設(shè)計(jì)原理
本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理如下：當(dāng)有貨物從收發(fā)模塊經(jīng)過(guò)后數(shù)碼管顯示數(shù)值加1，當(dāng)有貨物通過(guò)紅外檢測(cè)電路時(shí)，紅外檢測(cè)電路輸出檢測(cè)脈沖，若2秒內(nèi)沒(méi)有貨物通過(guò)紅外收發(fā)模塊即紅外檢測(cè)電路輸出脈沖失落時(shí)，蜂鳴器報(bào)警，計(jì)件過(guò)程中可通過(guò)按鍵隨時(shí)清除計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)。
設(shè)計(jì)蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)有脈沖失落時(shí)，該蜂鳴器報(bào)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(shí)現(xiàn)不同的功能，在本系統(tǒng)中紅外收發(fā)管用來(lái)檢測(cè)貨物，CD4093將檢測(cè)將紅外接收管的信號(hào)轉(zhuǎn)換為高低電平，作為74LS192的計(jì)數(shù)脈沖，CD4511用來(lái)顯示七段數(shù)碼管，NE555用來(lái)檢測(cè)失落脈沖以帶動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。接下來(lái)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(gè)2輸入端的施密特觸發(fā)器電路組成，每個(gè)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(gè)閾值電壓，分別稱為正向閾值電壓和負(fù)向閾值電壓。正向閾值電壓與負(fù)向閾值電壓之差稱為回差電壓。
3.2 74LS192 - 可預(yù)置加減計(jì)數(shù)器
計(jì)數(shù)器是一個(gè)用以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能的時(shí)序部件，它不僅可用來(lái)記錄脈沖數(shù)，還常用作數(shù)子系統(tǒng)的定時(shí)、分頻和執(zhí)行數(shù)字運(yùn)算以及其它特定的邏輯功能。計(jì)數(shù)器種類很多，按構(gòu)成計(jì)數(shù)器中的各觸發(fā)器是否使用一個(gè)時(shí)鐘脈沖源來(lái)分，可分為同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器。本系統(tǒng)中主要使用74LS192是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，它具有雙時(shí)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(gè)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(jìn)行“翻譯”，變成相應(yīng)的狀態(tài)，使輸出通道中相應(yīng)的一路有信號(hào)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(shí)基芯片
555集成電路開(kāi)始是作定時(shí)器應(yīng)用的，所以叫做555定時(shí)器或555時(shí)基電路。但后來(lái)經(jīng)過(guò)開(kāi)發(fā)，它除了作定時(shí)延時(shí)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(jì)量檢測(cè)。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(hào)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(duì)管是一種利用紅外線的開(kāi)關(guān)管，接受管在接受和不接受紅外線時(shí)電阻發(fā)生明顯的變化，利用外圍電路可以時(shí)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(gè)常用的波段：850NM、875NM、940NM。850NM波長(zhǎng)的主要用于紅外線監(jiān)控設(shè)備，875NM主要用于醫(yī)療設(shè)備，940NM波段的主要用于紅外線控制設(shè)備。EG：紅外線遙控器、光電開(kāi)關(guān)、光電計(jì)數(shù)設(shè)備等。[1]
3.6 蜂鳴器
蜂鳴器有二種，一種可以通過(guò)直流電壓控制，分5v，9v，12v超電壓使用，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電路則產(chǎn)生振蕩驅(qū)動(dòng)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(dòng)。改變頻率則可以控制音調(diào)，驅(qū)動(dòng)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(cè)模塊、計(jì)數(shù)器模塊、數(shù)碼管顯示模塊、失落脈沖檢測(cè)模塊、蜂鳴器模塊。
4.1 紅外檢測(cè)模塊
紅外檢測(cè)模塊中，紅外發(fā)射管TX一直處于發(fā)射狀態(tài)，當(dāng)沒(méi)有貨物通過(guò)使，紅外接收管接收到紅外線。
4.2 計(jì)數(shù)模塊
計(jì)數(shù)模塊，紅外檢測(cè)模塊中CD4093的4腳為計(jì)數(shù)模塊的計(jì)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(gè)數(shù)碼管顯示數(shù)字的位00-99。
4.5 失落脈沖檢測(cè)與蜂鳴器模塊
失落脈沖檢測(cè)模塊，當(dāng)沒(méi)有貨物通過(guò)時(shí)，信號(hào)1為低電平，三級(jí)管Q5截止，VCC通過(guò)電子R40給電容C10充電，當(dāng)貨物2秒后還沒(méi)通過(guò)，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(dǎo)通，蜂鳴器報(bào)警。當(dāng)有貨物通過(guò)時(shí)，信號(hào)1為高電平，三極管導(dǎo)通，電容C10通過(guò)三極管集電極-發(fā)射極對(duì)地放電。[2]
五、結(jié)論
實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，本文所設(shè)計(jì)紅外計(jì)數(shù)器電路較合理，且操作簡(jiǎn)單。本系統(tǒng)所應(yīng)用的紅外對(duì)管是一種在自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制中常用到的光電傳感器，通過(guò)CD4093對(duì)信號(hào)的處理使信號(hào)穩(wěn)定。設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)范圍是兩位，若要增加計(jì)數(shù)位數(shù)，可直接對(duì)計(jì)數(shù)顯示部分進(jìn)行擴(kuò)展。
參考文獻(xiàn)
[1]邱關(guān)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(shù).2版 北京：電子工業(yè)出版社
【基于紅外感應(yīng)的貨物計(jì)數(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析】相關(guān)文章：
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