|
|
0 0 0 0 0 0 0
1 1 1 1 1 1 0
0 1 1 0 0 0 0
1 1 0 1 1 0 1
1 1 1 1 0 0 1
0 1 1 0 0 1 1
1 0 1 1 0 1 1
0 0 1 1 1 1 1
1 1 1 0 0 0 0
1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 0 0 0 1
0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0
﹡ ﹡ ﹡ ﹡ ﹡ ﹡ ﹡
消隐
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
消隐
消隐
消隐
消隐
消隐
消隐
锁存
﹡输出状态由LD从“1”→“0”时的内部锁存器的状态而定。
﹡﹡使用共阳LED时，M=1，使用LCD时，从M加脉冲。
,在啤酒、汽水、罐头和卷烟等生产线上常装有自动计数器以便计算产量或为生产过程控制自动化和计算机管理系统提供数据。计数器的种类较多，光电计数器是较常见的一种。它的输入装置有光源和光敏元件等，如图4.5所示。实用的光电输入装置一般还需要有合适的镜头等。为了教学方便，本题用槽形光电耦合器代替实用的光电输入装置，而且计数器只有两位（实用的光电计数器一般位数较多）
计数器的光电输入装置示意图
（1）设计要求和总体方案
1）设计要求
①用槽形光电耦合器作为光电输入元件，要求槽宽5～6cm。若将纸片从它的槽内插进（即挡住射向光敏元件的光线），取出一次，则计数器加1。
②用两只LED数码管作为显示元件，可显示的最大数字为99，而且数码管所显示的数字与计数器的状态总是保持一致。
﹡③用压电陶瓷蜂鸣片作为电声元件。当计数器的状态为99（即数码管显示出99）时，蜂鸣片发出间歇式声响，当数码管所显示的数字小于99时，蜂鸣片不发出声响。
﹡④用触摸按钮作为清零按钮，即当人的手指触及触摸按钮时计数器即变为零状态。人的手指离开触摸按钮时，计数器才能政正常计数。
⑤希望抗干扰能力强，可靠性高。当太阳光或白炽灯、日光灯的光线照射在光敏元件上并发生由暗到亮或由亮到暗的变化（其频率低于200Hz）时，计数器的状态不变，数码管所显示的数字也不变。
⑥设计并制作出该光电计数器所需要的直流稳压电源，5V供电。
⑦在实验电路安装调试满足基本功能后，如时间允许，还可在原有的基础上扩展功能（有*号的内容），充分发挥学生的积极性和创造性思维。
2）光电计数器的总体方案
①计数器十位、各位均为模10；
②十位、个位显示用LED数码管，应配用相应译码器；
③计数器开机清零；
④光电输入为物体通过光槽遮挡红外光使光敏器件输出发生变化，此变化经过比较放大和整形，输出脉冲信号，作为计数器的计数脉冲。
电路具体框图如图4.6所示。
（2）电路工作原理
光电计数器包括电源、光电计数和计数显示3大部分，电路如图4.9所示。
1）电源部分
220V交流市电经变压器T降压、桥示整流、电容滤波、7805稳压后为整个电路提供+5V稳定工作电压。
2）光电计数部分
当光电三极管VT1射来的红外光线时，其亮电流增大，内阻减小，集电极输出低电平，此低电平加到电压比较器IC2—B的反相输入端⑥脚，并与IC2—B的同相输入端⑤脚电压进行比较，若⑥脚电压小于⑤脚电压，则IC2—B的⑦脚输出高电平。此高电平又加到比较器IC2—A的反相输入端②脚，并与同相输入端③脚电压进行比较，若②脚电压高于③脚电压（即⑤脚电压），则比较器IC2—A的①脚输出为低电平，该低电平使光电耦合器内藏发光管点亮，对应的光敏管导通，三极管VT2也导通，VT2集电极输出低电平。
当有物体通过红外发光二极管VD1和接收管VT1之间时，红外光线被挡住，VT1因无光照，其暗电流很小，趋于截止，集电极输出高电平。若此电平大于⑤脚电压，则比较器IC2—B的⑦脚输出为低电平。同样此时比较器IC2—A的②脚电压若小于③脚电压，则①脚输出为高电平，并使光电耦合器截止，三极管VT2也截止，VT2集电极输出高电平。
综上所述，当有物体通过VT1时，便在VT2集电极上输出计数脉冲信号。
3）计数显示部分
采用CD4518组成8421码同步十进制计数器，对集电极输出的脉冲信号下降沿进行计数。为满足下降沿计数的要求，需将CD4518的CP端接地，计数脉冲信号接EN输入端。因CD4518内含两个相同的计数器，可将第一级的Q4输出接第二级的EN端，构成两级串行计数，实现0～99的计数显示。CD4513的第⑦、15脚CR为清零端，通过由R10C4组成的RC电路来实现开机清零作用。
译码电路采用两块CD4543分别组成BCD七段译码器，驱动LED数码显示器。电阻R13～R26为限流电阻。
（3）具体芯片介绍
1）CD4518双十进制同步计数器
CD4518为双BCD码加计数器，由两个相同的同步4级计数器构成，芯片引脚如图所示。计数器级为D型触发器，具有内部可交换CP和EN线，用于在时钟上升沿或下降沿加计数，在单个单元运算中，EN输入保持高电平，且在CP上升沿进位，CR线为高电平时，计数器清零。
计数器在脉动模式可级联，通过将Q3连接至下一计数器的EN输入端可实现级联，同时后者的CP输入保持低电平。
| 表4.2 CD4518功能表 | |||
| 输入 | 输出功能 | ||
| CP | CR | EN | |
| ↑ | L | H | 加计数 |
| L | L | ↓ | 加计数 |
| ↓ × ↑ H | L L L L | × ↑ L ↓ | 保持 |
| × | H | × | 全部为L |
电源电压范围 3～15V；
输入电压范围 0～VDD
引出端功能符号：
1CP，2CP 时钟输入端
1CR，2CR 清零端
1EN，2EN 计数允许控制端
1Q0～1Q3 计数器输出端
2Q0～2Q3 计数器输出端
VDD 电源正端
VSS 地
表4.2为CD4518芯片的功能表。
2）CD4543 4线——七段译码器
CD4543为BCD码——七段译码/驱动电路，具有4位二进制码锁存、BCD——七段译码和驱动功能，芯片引脚如图所示。
M输入用来控制输出状态的正反相；BI输入用来消隐显示；LD输入用来储存BCD码。当采用LCD显示时，应在LCD的公共电极和电路的M端施加方波脉冲，电路的输出端直接连到LCD的各笔划段。也可采用LED显示。
电源电压：3～15V；
输入电压：0～VDD。
引出端功能符号：
BI 消隐输入端
D0～D3 数据输入端
LD 数据锁存控制端
M 显示方式控制端
VDD 正电源
VSS 地
Ya～Yg 译码器输出端
表4.3为CD4543的功能表。
表4.3 CD4543的功能表
| 输入 | 输出 | |
| LD BI M D3 D2 D1 D0 | a b c d e f g | 显示字形 |
| × 1 0 × × × × 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0
| ||
