红外光电计数器的设计与制作

Q1
TL P 1 04
R3
1 5 0K 2
CV
GND
VCC
4
TR
TH
6
1
5 55
R1
3 30
R2
2 0K
C1
1 04
C2
1 04
广东机电职业技术学院------传感器及应用 传感器及应用 广东机电职业技术学院
四、元件的安装 注意布置要合理，锡焊要焊实，焊点要小，要均匀。 注意布置要合理，锡焊要焊实，焊点要小，要均匀。 线外线发射与接收对管要隔开。 线外线发射与接收对管要隔开。 五、思考题 1.红外线计数器有何特点？ 红外线计数器有何特点？ 红外线计数器有何特点 2.为何要在控制电路中高置遮光板？ 为何要在控制电路中高置遮光板？ 为何要在控制电路中高置遮光板
C1 C2
VCC Q 3 A B C D 7 R
8
U4
10k
R7
方案一： 方案一：红外光电计数器的设计
R5
9 10 15 CLK E MR
3 4 5 4518
LT BI LE/STB
Q QA Q QB Q QC Q QD Q QE Q QF Q QG
13 12 11 10 9 15 14
Q0 Q1 Q2 Q3
图1. 红外发射管驱动电路
广东机电职业技术学院------传感器及应用 传感器及应用 广东机电职业技术学院
红外管接收电路1 图2. 红外管接收电路1
广东机电职业技术学院------传感器及应用 传感器及应用 广东机电职业技术学院
红外管接收电路2 图2. 红外管接收电路2
广东机电职业技术学院------传感器及应用 传感器及应用 广东机电职业技术学院
P 1 .0 P 1 .1
1 2 3 4 5 6 7 8
P 1 .0 P 1 .1 P 1 .2 P 1 .3 P 1 .4 P 1 .5 P 1 .6 P 1 .7 8 0 C 51
R4
1k
Q2
9 0 13
P 1 .1
R5
1k
Q3
9 0 13
R7
8
U4
Q DC 3 7
1 0k
R
5
D1
TLN 10 4
2、元器件说明 、
(1)、红外线发射和接收对管 、
常用的红外发光二极管（如SE303（TLN104白色与 常用的红外发光二极管（ （ 白色与 ），其外形和发光二极管 相似， PH303（TLP104），其外形和发光二极管 ），其外形和发光二极管LED相似，发 相似 （ 出红外光（近红外线约0.93µm ）。 出红外光（近红外线约
应用领域
1. 遥控器 2. 触摸屏 3. 智能玩具 4. 光电计数 5. 无线通讯
广东机电职业技术学院------传感器及应用 传感器及应用 广东机电职业技术学院
红外发射管的驱动有直流驱动和脉冲驱动两种。 红外发射管的驱动有直流驱动和脉冲驱动两种。 直流驱动 两种 红外发射管在直流驱动方式下，只适合近距离传输。 红外发射管在直流驱动方式下，只适合近距离传输。当红外发射管在脉冲 驱动方式下，最远传输距离可达20米 驱动方式下，最远传输距离可达 米。
管压降约1.4V ，工作电流一般小于 工作电流一般小于20mA。为了适应不同 管压降约 。 的工作电压，回路中常串有限流电阻。 的工作电压，回路中常串有限流电阻。发射红外线去控制 相应的受控装置时，其控制的距离与发射功率成正比。 相应的受控装置时，其控制的距离与发射功率成正比。
广东机电职业技术学院------传感器及应用 传感器及应用 广东机电职业技术学院
广东机电职业技术学院------传感器及应用 传感器及应用 广东机电职业技术学院
发射管:由红外辐射效率高的材料(常用砷化镓)制成PN结 发射管:由红外辐射效率高的材料(常用砷化镓)制成PN结,外加正向偏 PN 置电压时,向PN结注入电流激发红外光. 置电压时, PN结注入电流激发红外光. 结注入电流激发红外光 接收管:光敏二极管或光敏三极管,PN结受照射后产生光电流. 接收管:光敏二极管或光敏三极管,PN结受照射后产生光电流. ,PN结受照射后产生光电流
(2)、NE555 、 管脚排列如下图，底座用14脚代替。 管脚排列如下图，底座用 脚代替。 脚代替
广东机电职业技术学院------传感器及应用 传感器及应用 广东机电职业技术学院
(3)、4518芯片 、 芯片 管脚图及内部结构图
CD4518是一个同步加计数器，在一个封装中含有两个可互换二/十进制计数器，其 是一个同步加计数器，在一个封装中含有两个可互换二 十进制计数器， 是一个同步加计数器 十进制计数器 功能引脚分别为1～ 和 ～ 计数器是单路系列脉冲输入（ 脚或 脚或2脚 功能引脚分别为 ～7和9～{15}.该CD4518计数器是单路系列脉冲输入（1脚或 脚； 该 计数器是单路系列脉冲输入 9脚或 脚）， 路BCD码信号输出（3脚～6脚；{11}脚～{14}脚）。 脚或10脚），4路 码信号输出（ 脚 脚或 码信号输出 脚 脚 脚 CD4518控制功能：CD4518有两个时钟输入端 和EN,若用时钟上升沿触发 信号由 控制功能： 有两个时钟输入端CP和 若用时钟上升沿触发,信号由 控制功能 有两个时钟输入端 若用时钟上升沿触发 CP输入 此时 端为高电平（1）,若用时钟下降沿触发 信号由 输入 此时 端为 输入,此时 端为高电平（ ） 若用时钟下降沿触发 信号由EN输入 此时CP端为 若用时钟下降沿触发,信号由 输入,此时 输入 此时EN端为高电平 低电平（ ） 同时复位端 同时复位端Reset也保持低电平（0）,只有满足了这些条件时 电路才 也保持低电平（ ） 只有满足了这些条件时 只有满足了这些条件时,电路才 低电平（0）,同时复位端 也保持低电平 会处于计数状态.否则没办法工作 否则没办法工作。 会处于计数状态 否则没办法工作。 将数片CD4518串行级联时，尽管每片CD4518属并行计数，但就整体而言已变成串 串行级联时，尽管每片 属并行计数， 将数片 串行级联时 属并行计数 行计数了。需要指出， 未设置进位端， 做输出端。 行计数了。需要指出，CD4518未设置进位端，可利用 做输出端。正确接法应是 未设置进位端 可利用Q4做输出端 将低位的Q4端接高位的 端接高位的EN端 高位计数器的CP端接 端接USS。 将低位的 端接高位的 端，高位计数器的 端接 。
红外发射管
ห้องสมุดไป่ตู้红外接收管
注:可见光的波长范围在 可见光的波长范围在770～390纳米之间 ～ 纳米之间 可见光的波长范围在
红外发光二极管发出红外光（近红外线约 ）。管压 红外发光二极管发出红外光（近红外线约0.93µm ）。管压 降约1.4V ，正向工作电流一般小于 正向工作电流一般小于20mA。 降约 。
U5:A
11 12 13 14
U2
4511
7 1 2 6
A B C D
R6
3 4 5 4518
LT BI LE/STB
Q QA Q QB Q QC Q QD Q QE Q QF Q QG
13 12 11 10 9 15 14
U5:B
U3
4511
广东机电职业技术学院------传感器及应用 传感器及应用 广东机电职业技术学院
广东机电职业技术学院------传感器及应用 传感器及应用 广东机电职业技术学院
实训项目： 实训项目：红外光电计数器的制作
一、目的要求 1、通过实训掌握红外线收发对管的特点以及选型; 、通过实训掌握红外线收发对管的特点以及选型 2、掌握555单稳态电路的工作原理； 、掌握 单稳态电路的工作原理； 单稳态电路的工作原理 3、学会红外线的发射与接收电路制作； 、学会红外线的发射与接收电路制作； 4、学会BCD码显示驱动电路设计； 、学会 码显示驱动电路设计； 码显示驱动电路设计 5 、熟悉电路装配和调试 熟悉电路装配和调试.
广东机电职业技术学院------传感器及应用 传感器及应用 广东机电职业技术学院
4、4511芯片 、 芯片 管脚图及内部结构图
CD4511 是一片 CMOS BCD—锁存 段 锁存/7 锁存 译码/驱动器 其中a 驱动器。 译码 驱动器。其中 b c d 为 BCD 码输 为最低位。 为灯测试端 为灯测试端， 入，a为最低位。LT为灯测试端，加高电 为最低位 平时，显示器正常显示，加低电平时， 平时，显示器正常显示，加低电平时， 显示器一直显示数码“ ， 显示器一直显示数码“8”，各笔段都被 点亮，以检查显示器是否有故障。 为 点亮，以检查显示器是否有故障。BI为 消隐功能端， 消隐功能端，低电平时使所有笔段均消 正常显示时， 端应加高电平。 隐，正常显示时， B1端应加高电平。 端应加高电平 LE是锁存控制端，高电平时锁存，低电 是锁存控制端， 是锁存控制端 高电平时锁存， 平时传输数据。 ～ 是 段输出， 平时传输数据。a～g是 7 段输出，可驱 动共阴LED数码管。 数码管。 动共阴 数码管
U2
A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 CE A B /B A 7 4 A L S 245 P 1 .0 B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 18 17 16 15 14 13 12 11 A B C D E F G A B C D E F G
29 30 31
P SEN A LE EA
广东机电职业技术学院------传感器及应用 传感器及应用 广东机电职业技术学院
方案二： 方案二：红外光电计数器的设计
U1
19 X TA L1 P 0 .0 /A D 0 P 0 .1 /A D 1 P 0 .2 /A D 2 P 0 .3 /A D 3 P 0 .4 /A D 4 P 0 .5 /A D 5 P 0 .6 /A D 6 P 0 .7 /A D 7 P 2 .0 /A 8 P 2 .1 /A 9 P 2 .2 /A 1 0 P 2 .3 /A 1 1 P 2 .4 /A 1 2 P 2 .5 /A 1 3 P 2 .6 /A 1 4 P 2 .7 /A 1 5 P 3 .0 /R X D P 3 .1 /T X D P 3 .2 /IN T 0 P 3 .3 /IN T 1 P 3 .4 /T0 P 3 .5 /T1 P 3 .6 /W R P 3 .7 /R D 39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 2 3 4 5 6 7 8 9 19 1 18 X TA L2 9 RST
广东机电职业技术学院------传感器及应用 传感器及应用 广东机电职业技术学院
工作方式
红外线发射与接收的方式有两种，其一是直射式，其二是反射式。 红外线发射与接收的方式有两种，其一是直射式，其二是反射式。直射式 直射式 反射式 指发光管和接收管相对安放在发射与受控物的两端，中间相距一定距离； 指发光管和接收管相对安放在发射与受控物的两端，中间相距一定距离； 反射式指发光管与接收管并列一起，平时接收管始终无光照， 反射式指发光管与接收管并列一起，平时接收管始终无光照，只在发光管 发出的红外光线遇到反射物时，接收管收到反射回来的红外光线才工作。 发出的红外光线遇到反射物时，接收管收到反射回来的红外光线才工作。
1：单元电路设计： ：单元电路设计：
由红外发射二极管VDl和 （1）红外检测电路 。由红外发射二极管 ） 和 红外接收二极管VD2等组成。 等组成。 红外接收二极管 等组成
单稳态触发电路。 （2）555单稳态触发电路。 ） 单稳态触发电路
（3）cd4518,cd4511, 共阴数码管显示电路 ）
广东机电职业技术学院------传感器及应用 传感器及应用 广东机电职业技术学院
红外管接收电路3 图2. 红外管接收电路3
D1
TLN104
广东机电职业技术学院------传感器及应用 传感器及应用 广东机电职业技术学院
330
R1 Q1
TLP104
20K
R2 R3
150K
104 2 5 4 104 TR CV 1 TH GND DC 6 555 1 2 7 10k 10k CLK E MR Q0 Q1 Q2 Q3 3 4 5 6 7 1 2 6