基于紅外感應的貨物計數系統設計分析
[摘要]本文設計并制作了一個(gè)現實(shí)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(guò)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)脈沖，通過(guò)與非門(mén)電路使該脈沖變?yōu)楦叩碗娖�，用這個(gè)高低電平作為計數器的技術(shù)脈沖，當計數器計到脈沖后，數碼管顯示數增加“1”，數碼管可計數0―99。當有“貨物”通過(guò)紅外檢測電路時(shí)，紅外檢測電路輸出檢測脈沖，但是若2秒內沒(méi)有“貨物”通過(guò)時(shí)，即紅外檢測電路輸出脈沖失落時(shí)，由555時(shí)基電路的單穩態(tài)觸發(fā)電路將輸出信號給蜂鳴器報警;在整個(gè)計件過(guò)程中，可以通過(guò)按鍵隨時(shí)清除計數數據。
[關(guān)鍵詞]紅外檢測;NE555;計數模塊;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(huì )是信息時(shí)代，是獲取信息和處理信息，以及信息應用的時(shí)代。傳遞信息與檢測技術(shù)的重要性在于它是獲得信息并對信息進(jìn)行一定處理的基礎技術(shù)，是獲取信息和信息加工處理的重要手段之一。本系統設計的紅外計件器能工作于各種工作場(chǎng)合，具有較強的實(shí)際應用價(jià)值，所涉及的技術(shù)包括：紅外載波數據傳輸技術(shù)、紅外脈沖處理技術(shù)、紅外遙控系統編碼及譯碼技術(shù)、電路設計與演示板制作技術(shù)、報警技術(shù)等�？捎糜跍y量商場(chǎng)、電影院、博物館、展覽觀(guān)、車(chē)站、碼頭、銀行等公共場(chǎng)所的人員數量、人員流通數量、貨物數量，以及可檢查產(chǎn)品有無(wú)缺損。
二、設計原理
本系統的設計原理如下：當有貨物從收發(fā)模塊經(jīng)過(guò)后數碼管顯示數值加1，當有貨物通過(guò)紅外檢測電路時(shí)，紅外檢測電路輸出檢測脈沖，若2秒內沒(méi)有貨物通過(guò)紅外收發(fā)模塊即紅外檢測電路輸出脈沖失落時(shí)，蜂鳴器報警，計件過(guò)程中可通過(guò)按鍵隨時(shí)清除計數數據。
設計蜂鳴器的驅動(dòng)電路，當有脈沖失落時(shí)，該蜂鳴器報警。
三、系統硬件介紹
本系統主要由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)現不同的功能，在本系統中紅外收發(fā)管用來(lái)檢測貨物，CD4093將檢測將紅外接收管的信號轉換為高低電平，作為74LS192的計數脈沖，CD4511用來(lái)顯示七段數碼管，NE555用來(lái)檢測失落脈沖以帶動(dòng)蜂鳴器報警。接下來(lái)將主要介紹這些元器件的結構、引腳和功能。
3.1 CD4093-四與非門(mén)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(mén)電路，與普通的門(mén)電路不同，施密特觸發(fā)器有兩個(gè)閾值電壓，分別稱(chēng)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(chēng)為回差電壓。
3.2 74LS192 - 可預置加減計數器
計數器是一個(gè)用以實(shí)現計數功能的時(shí)序部件，它不僅可用來(lái)記錄脈沖數，還常用作數子系統的定時(shí)、分頻和執行數字運算以及其它特定的邏輯功能。計數器種類(lèi)很多，按構成計數器中的各觸發(fā)器是否使用一個(gè)時(shí)鐘脈沖源來(lái)分，可分為同步計數器和異步計數器。本系統中主要使用74LS192是同步十進(jìn)制可逆計數器，它具有雙時(shí)鐘輸入，并具有清除和置數等功能。
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(lèi)。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，還可用于調光、調溫、調壓、調速等多種控制及計量檢測。此外，還可以組成脈沖振蕩、單穩、雙穩和脈沖調制電路，用于交流信號源、電源變換、頻率變換、脈沖調制等。
3.5 紅外收發(fā)管
紅外收發(fā)對管是一種利用紅外線(xiàn)的開(kāi)關(guān)管，接受管在接受和不接受紅外線(xiàn)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(xiàn)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(cháng)的主要用于紅外線(xiàn)監控設備，875NM主要用于醫療設備，940NM波段的主要用于紅外線(xiàn)控制設備。EG：紅外線(xiàn)遙控器、光電開(kāi)關(guān)、光電計數設備等。[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，內部驅動(dòng)電路則產(chǎn)生振蕩驅動(dòng)電壓，發(fā)出音調固定的聲音;另一種像喇叭一樣，可以用變化的電壓直接驅動(dòng)。改變頻率則可以控制音調，驅動(dòng)電壓的幅值控制音量大小。
四、系統主要模塊
本系統由五大模塊組成，分別是紅外檢測模塊、計數器模塊、數碼管顯示模塊、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(méi)有貨物通過(guò)使，紅外接收管接收到紅外線(xiàn)。
4.2 計數模塊
計數模塊，紅外檢測模塊中CD4093的4腳為計數模塊的計數脈沖。
4.4 數碼管顯示模塊
數碼管顯示模塊的示，CD4511將輸入端A、B、C、D的數據轉換為BCD碼供七段數碼管顯示，兩個(gè)數碼管顯示數字的位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(méi)有貨物通過(guò)時(shí)，信號1為低電平，三級管Q5截止，VCC通過(guò)電子R40給電容C10充電，當貨物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導通，蜂鳴器報警。當有貨物通過(guò)時(shí)，信號1為高電平，三極管導通，電容C10通過(guò)三極管集電極-發(fā)射極對地放電。[2]
五、結論
實(shí)驗結果證明，本文所設計紅外計數器電路較合理，且操作簡(jiǎn)單。本系統所應用的紅外對管是一種在自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制中常用到的光電傳感器，通過(guò)CD4093對信號的處理使信號穩定。設計的計數范圍是兩位，若要增加計數位數，可直接對計數顯示部分進(jìn)行擴展。
參考文獻
[1]邱關(guān)源.電路.4版 北京：高等教育出版社，1999
[2]王衛東.模擬電子技術(shù).2版 北京：電子工業(yè)出版社
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