电子设计竞赛实验报告

实验报告

实验课程：电子设计竞赛训练

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2018年 4月 24 日

2012年省赛实验报告

1、题目

某县，有一个免费参观的“陶渊明故里纪念馆”，其入口与出口分道进出，且采用如同地铁的入口、出口的措施，确保单向通行。在入口与出口处还设有红外检测、声响、累加计数器装置，当游人进（出）馆时，须穿过红外检测器。凡有人进入检测区，立即发出清晰、响亮的声响“叮…当…，，，然后计数器自动加1 。这样，可自动统计每天的参观人数，同时当工作人员下班、闭馆前，先检查出、入口累加计数器的计录。若出口计录小于入口计录数，说明馆内还有游人。工作人员便发出通知。直至出、入口计数器计录相等，工作人员便闭馆下班。

请参赛者在赛场提供的器材中，选取所需器材，利用传感器技术及模拟电路、数字电路知识，设计、制作一个能模拟完成上述入口（或出口）处的红外检测、声响、计数功能的电子作品，限于竞赛条件，累加计数器只用2位，即计数范围为“1-99"。

2、任务要求

1)红外检测部件间距：可客人的中指缓慢穿过而不会碰及红外管，为此要求发射管与接收管工作面间距至少有2 5mm，即俯视看万能板，发射管与接收管的工作面，二者间至少相隔1 0个焊孔的距离。

2)手动清零：进入工作状态前，先手动清零（复位），显“00"，再处于等待工作的状态（不是自动复位）。

3)声响要求：“叮…当…”，．必须是清晰、响亮的双音（犹如门铃声），单音无效。

4)工作顺序：必须先进入检测、再发出“叮…当…”声响，最后累加计数并

显示计录结果。彼此动作连贯，但能分清先后，当发．出“叮…”声时门闸打开，发出“当…”声时游人进门，计数显示。：_

5)扬声器固定在万能板上：为防止作品在评审时出故障，扬声器必须固定在万台皂

板的元件面，可用IN4007多余的引线剪下后，一头从板的元件面穿过再焊在万能板上，

另一头（较长）留在元件面，往下压扣住扬声器，这样，一般有2根足矣。

6)电源输出用绿色发光管指示，红外管输出用黄色发光管指示。

3、设计方案

实验设计中要用到的主要的元器件有光耦合器、NE555、数码管、蜂鸣器、编码器、译码器、加法计数器、继电器、集成运放、三极管。

要实现计数首先要把由光耦合器由于受到光照的变化引起的信号变化收集，通过集成运放判断其电位高低，若出现高电位则将信号输入计数器。并且在计数的同时将集成运放所得信号接入D2与继电器构成的放电回路的输入端，通过集成运放的输出信号的变化来改变555的输出频率，从而达到在计数时发出不同于不计数的声响。所画仿真图如下

原理图

4、单元电路原理介绍

图一

1.图一中光耦合器输入端接电阻调节红外发射管的灵敏度，使得红外接收管与

输出端分压。当用手指挡住红外接收管时，红外接收管两端的电压高，此时LED指示灯D1亮，当手松开时，接收管两端的电压降低接近于0V，此时LED 指示灯D1不亮。如此循环计数。（电路图中用开关断开表示用手指挡住红外接收管，开关闭合表示手松开）

图二

2.图二中集成运放LM358的作用是波形的整形，使得红外接收管的输出信号为

规则的脉冲波，便于计数芯片计数。

图三

3.图三中开关与电容C2构成上电复位电路，利用电容对交流短路的特性，在上

电的瞬间电容短路，电阻两端的电压即为电源电压，电容充满电后电阻两端电压即为0V，电容旁边的按键为复位按键，即为手动清零。

图四

4.实验中计数由图四中的CD4518完成，后面接CD4511驱动数码管显示数字，

输入下拉电阻用于保持电路的稳定性。取值10KΩ。RN1 RN2为数码管的限流电阻，一般取值500Ω。

图五

5.三极管Q1用于驱动继电器，D2与继电器构成放电回路，用于保护开关管。

继电器在此切换电阻，改变NE555的输出频率。从而使得喇叭发出两种声音。

5、仿真结果

仿真结果开始运行，先按清零端手动清零，再改变光耦合器输入端开关状态，当开关闭合时，加法器不工作，数码管显示值不变，蜂鸣器发出声音一。当开关断开时，加法器工作，数码管显示值较之前加1,蜂鸣器发出声音二。在计数过程中随时可清零。符合实验要求。

2013年省赛实验报告