通道计数器课程设计报告

应用电子设计报告学院：光电技术学院

班级：光信息科学与技术***班姓名：陶婉琳(200*032***)

刘春(200*032***) 指导老师：刘心田蒋守光费绍敏完成时间：2011.06.07

通道计数器的设计报告

【课题名称】

通道计数器的设计

【内容摘要】

红外反射式通道计数器利用发光二极管和接收二极管实现对进出人数所产生的信号的接收，通过对信号的处理达到对进出人数的计数，并在数码管上显示，从而达到对进出人数进行统计的目的

【设计指标】

设计并制作一个红外反射式通道计数器，满足以下要求：

1.能够对通道内进出的人数进行统计

2.当有人进入时计数自动加1；反之计数自动减1

3.有效距离﹥20cm

4.至少有一位数码管显示

【使用仪器】

1.CD40110芯片

2.LM324芯片

3.74SL74芯片

4.红外发射管和红外接收管（2对）

5.共阴极数码管（D5011A/B）

6.电阻（200Ω2只、50KΩ6只、20KΩ2只、100Ω1只）

【设计方案与系统框图】

1.设计方案

方案一：利用两组红外二极管接收信号，用CD4069芯片（反相器，具有很好的施密特特性）将信号处理整形，再利用74LS74芯片对处理后的信号进行锁

存，最后用40110芯片对接收信号进行加减计数，并用共阴极数码管显示数据。

方案二：利用两组红外二极管接收信号，用LM324芯片对接收信号整形放大并比较，再利用74LS74芯片对处理后的信号进行锁存，最后用40110芯片对接收信号进行加减计数，并用共阴极数码管显示数据。

由于二极管之间的距离对感应效果有一定的影响。用LM324和变阻器更容易调节对信号进行处理，因此我们选择方案二。

2.系统框图

图1

【单元电路设计】

1.器件选择

具有运放功能的芯片选取：LM324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“V o”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端V o 的信号与该输入端的位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端V o的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图2。因此，不管在价格还是在功能以及通用性上，我们都可以选择LM324来作为我们需要的器件进行放大比较。

锁存器选取：我们选取常见的锁存器74LS74即可。74LS74是双上升沿D触发器，当信号由低电平变为高电平时，74LS74就置高电平“1”给下一器件，起到锁存的作用。

图3 74LS74逻辑图

计数芯片选择：CD40110为十进制可逆计数器/锁存器/译码器/驱动器，具有加

减计数，计数器状态锁存，七段显示译码输出等功能。由CD40110完成十进制加数计数/锁存/译码和驱动器任务，输出端Ya、Yb、Yc、Yd、Ye、Yf和Yg分别输出驱动七段共阴数码管发光、依次显示0～9的数字来。另外CD40110组成的一位数码计数器，该计数器显示准确、快捷，电路具有良好通用性和运行稳定、可靠等特点，在电子技术中得到了广泛的使用。因此，我们选择拥有如此特点的集成芯片，而不使用传统的计数器芯片。

图4 CD40110引脚图

表2 CD40110功能表

数码管选取：由于计数芯片我们选取的是CD40110，这是一个驱动共阴数码管的芯片。所以在此选择数码管的时候，我们选择共阴数码管D5011A/B

2.参数计算

1)发射和接收装置：由两对红外发射和接受二极管组成，又由于工作电压

是+5V，需用电阻200Ω与发射二极管串联；接收二极管所需电阻很大，故用20KΩ的电阻与之串联。

2)信号整形：信号处理器由芯片LM324来完成。由于LM324是一个含有

4个运放的芯片，因此，我们将其中两个运放作为放大器，主要用于波

形整形。而另外两个运放作为反相比较器，用于对关键临界电压进行比

较，从而输出一个与输入电平相反的电平，这个功能有点类似于反相芯

片CD4069的功能。故而，只要很好计数好参数的数据，则其一样可以

拥有很好的整形效果。

a)为了让输入电压放大倍数是输入的两倍，我们让作为放大的运放的

反相端接入一个50K的电阻，并与数字地进行连接。同相端则接入

输入信号（并同时串联一个50K的电阻作为平行电阻），以此方式来

组成一个同相放大器。

b)为了让输入电压反相，我们让作为比较器的运放称为反相比较器。

即在运放反相端接入输入信号，同相端接入比较信号。另外，这个

比较信号的产生是由一个电阻5K和一个电位器0K-10k串联，再接

入5V的电源而构成的。通过调节电位器的阻值，我们可以改变比较

信号的大小。

3)锁存器：锁存由74LS74芯片来处理。74LS74是双上升沿D触发器，当

信号由低电平变为高电平时，74LS74就置高电平“1”给下一器件，起

到锁存的作用。

4)加减计数和译码器：由于CD40110既是计数器又是译码器，故加减计数

和译码由CD40110芯片来完成。当CPD端接高电平“1”时，芯片进行

减1操作并译码；当CPU端接高电平“1”时，芯片进行加1操作并译

码。

5)数码显示：数码管需要的是共阴数码管，准确反映前一器件所译码出的

数。我们采用了数码管D5011A/B，又由于电源电压是+5V，需总串联接

一个电阻来限流，故我们串联了一个阻值为100Ω的电阻。

【工作原理】