2012年江西省电子设计大赛题目及电路解析

1、2012年江西省电子设计大赛题 目及电路解析2 012 年江西省大学生电子设计制作现场赛 赛题某县，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

2、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”。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，先手动清霉 （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

3、。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核心芯片管脚图:DADBDCDDEL更LTA H c D E F G0 001口 O 00(13U11ToVIsCD4518 CD4520

4、弓 I 脚图CD4511 管脚图CLOCK AENABLE AQ1AQ2AQ3四Q4ARESET AVSSL2JE叵叵叵叵叵mCD451flBMS, CD452GBMSTOP VIEWVDDRESETEQ4BQ3日Q2BQ1BENABLE BCLOCK B年电子设计大赛2012仿真电路图电路模块解析：1 .光耦合器端，电阻R20调节红外发射管的灵敏 度，使得红外接收管与电阻 R1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，2 .LM358的作用是波形的整形，使得红外接

5、收管 的输出信号为规则的脉冲波，便于计数芯片计 数。3 .C3、R12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。4 .计数由CD451皖成，后面接CD4511驱动数码 管显示数字，R4 RS R& R7、R8、R9K R10.R11为输入下拉电阻，用于保持电路的稳定性。一般取值10KR RN1 RN功数码管的限流电阻，一般取值500R5 .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

6、得喇叭发出 两种声音。附：CD4518羊细资料：CD4518/CC4518 是二、十进制（8421 编码）同步加计数器，内含两个单元的加计数器， 其功能表如真值表所示。每单个单元有两个时钟 输入端CLK和EN ,可用时钟脉冲的上升沿或 下降沿触发。由表可知，若用ENABLE信号下 降沿触发，触发信号由EN端输入，CLK端置“0。若用CLCK信号上升沿触发，触发信号由 CL CK 端输入，ENABLE 端置 “1。RESET 端是清零端，RESET端置“1”时，计数器各端 输出端Q1Q4均为“0”，只有RESET端置“0时，CD4518 才开始计数。CD4518 采用并行进位方式，只要输入一个时

7、 钟脉冲，计数单元Q1翻转一次；当Q1为1 , Q4为0时，每输入一个时钟脉冲，计数单元 Q2翻转一次；当Q1=Q2=1 时，每输入一个时钟脉冲Q3翻转一次；当Q1=Q2=Q3=1或Q1=Q4=1时，每输入一个时钟脉冲 Q4翻转一次。这样从初始状态（“0”态）开始计数， 每输入10个时钟脉冲，计数单元便自动恢复到“ 0态。若将第一个加11数器的输出端 Q4A作 为第二个加计数器的输入端ENB的时钟脉冲信 号，便可组成两位8421编码计数器，依次下 去可以进行多位串行计数。CD4520/CC4520为二进制加计数器，由两个相同的内同步4级计数器构成。计数器级为D 型触发器，具有内部可交换CP和E

8、N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。引脚功能：引即7H勺功能1 9CLOCK时钟输入端7 15RESET消除端VDD真值表功能:CL CKENABLE RESETACTION上升沿10加计数0下降沿0加计数下降沿X0不变X上升沿0不变上升沿00不变1下降沿0不变XX1Q0 Q4=0ENABLEAND CD452OEMSC口4卸日MSCD452QBMSCD4O12AC04012ACD452

9、O9MS同步串联二进制计数器负边缘触发纹波串联4个计数器正极性边缘触发CD4O7!CD4O71CLOCKINPUTCD4518 CD4520 时序图CLOCK 州PUT口日 MS口451眄1$20日 M3CLOCKFIGURE 12. TIMING DIAGRAMS TOR CD4518BMSwcCD4518BMSCO4520BMS4RESET -iCLOCK ENABLE RESET b 9 e IB Q2B Q3日 Q1BCLOCK ENABLE RESET AAAQlA Qtfi, 口稿 04ACLOCK ENABLE RESET AAAOf A Q2A 03 A Q4ACLOCK EN

10、ABLE RESET B B BQtB QfB 口呢 Q楣CLACK FNAR1 F RFRFT EBBQ1B Q2B Q3B Q4SrmrK FN4RI F RFSFT AAA 1A Q2A QJA Q4An nnc fnari f rfft b 9 bQtB Q2B Q3B Q4ECIOCK FNAHl F RF节 FT AAA31A Q2A QA Q4AVSS =8极限参数:DC Supply VoltageRange, (VDD)-0.5 V to+20V(Voltage Referenced to VSS Terminals)Input Voltage Range, AllInputs输入电压范围，所有投k-0.5 V toVDD +0.5VDC Input Current, AnyOne Input直流输入电流10mAOperating Temperatu