实训二红外光电计数器的设计与制作PPT教案

1、实训二红外光电计数器的设计与制作实训二红外光电计数器的设计与制作发射管发射管: :由红外辐射效率高的材料由红外辐射效率高的材料( (常用砷化镓常用砷化镓) )制成制成PNPN结结, ,外加正向偏外加正向偏置电压时置电压时, ,向向PNPN结注入电流激发红外光结注入电流激发红外光. . 红外发射管红外发射管红外接收管红外接收管红外发光二极管发出红外光（近红外线约红外发光二极管发出红外光（近红外线约0.93m ）。管压）。管压降约降约1.4V ，正向工作电流一般小于，正向工作电流一般小于20mA。注注:可见光的波长范围在可见光的波长范围在770390纳米之间纳米之间 接收管接收管: :光敏二极管或

2、光敏三极管光敏二极管或光敏三极管,PN,PN结受照射后产生光电流结受照射后产生光电流. . 第1页/共15页工作方式工作方式红外线发射与接收的方式有两种，其一是红外线发射与接收的方式有两种，其一是直射式直射式，其二是，其二是反射式反射式。直射式。直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，只在发光管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，

3、接收管收到反射回来的红外光线才工作。应用领域应用领域1.遥控器遥控器2.触摸屏触摸屏3.智能玩具智能玩具4.光电计数光电计数5.无线通讯无线通讯第2页/共15页A7B1C2D6LT3BI4LE/STB5QA13QB12QC11QD10QE9QF15QG14U24511A7B1C2D6LT3BI4LE/STB5QA13QB12QC11QD10QE9QF15QG14U34511R4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U4555D1TLN104R1330Q1TLP104R220KR3150KC1104C2104CLK1E2MR7Q03Q14Q25Q36U5:A4518CLK9E10MR15Q

4、011Q112Q213Q314U5:B4518R410kR510kR610kR710k红外发射管的驱动有红外发射管的驱动有直流驱动直流驱动和和脉冲驱动脉冲驱动两种。两种。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，最远传输距离可达冲驱动方式下，最远传输距离可达20米。米。图图1. 1. 红外发射管驱动电路红外发射管驱动电路第3页/共15页图图2. 2. 红外管接收电路红外管接收电路1 1第4页/共15页图图2. 2. 红外管接收电路红外管接收电路2 2A7B1C2D6LT3BI4LE/STB5QA13

5、QB12QC11QD10QE9QF15QG14U24511A7B1C2D6LT3BI4LE/STB5QA13QB12QC11QD10QE9QF15QG14U34511R4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U4555D1TLN104R1330Q1TLP104R220KR3150KC1104C2104CLK1E2MR7Q03Q14Q25Q36U5:A4518CLK9E10MR15Q011Q112Q213Q314U5:B4518R510kR610kR710k第5页/共15页图图2. 2. 红外管接收电路红外管接收电路3 3第6页/共15页方案一：红外光电计数器的设计方案一：红外光电计数器的

6、设计A7B1C2D6LT3BI4LE/STB5QA13QB12QC11QD10QE9QF15QG14U24511A7B1C2D6LT3BI4LE/STB5QA13QB12QC11QD10QE9QF15QG14U34511R4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U4555D1TLN104R1330Q1TLP104R220KR3150KC1104C2104CLK1E2MR7Q03Q14Q25Q36U5:A4518CLK9E10MR15Q011Q112Q213Q314U5:B4518R510kR610kR710k第7页/共15页（1）红外检测电路）红外检测电路 。由红外发射二极管。由红外发射

7、二极管VDl和红外接收二极管和红外接收二极管VD2等组成。等组成。（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共阴数码管显示电路 1：单元电路设计：单元电路设计：第8页/共15页2、元器件说明、元器件说明(1)、红外线发射和接收对管、红外线发射和接收对管常用的红外发光二极管（如常用的红外发光二极管（如SE303（TLN104白色与白色与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，发出红外光（近红外线约出红外光（近红外线约0.93m ）。）。管压降约管压降约1.4V ，工作电流一般小于，工作电流一般

8、小于20mA。为了适应不同。为了适应不同的工作电压，回路中常串有限流电阻。发射红外线去控制的工作电压，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。 第9页/共15页(2)、NE555管脚排列如下图，底座用管脚排列如下图，底座用14脚代替。脚代替。第10页/共15页(3)、4518芯片芯片管脚图及内部结构图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，其功能引脚分别为十进制计数器，其功能引脚分别为17和和915.

9、该该CD4518计数器是单路系列脉冲输入（计数器是单路系列脉冲输入（1脚或脚或2脚；脚；9脚或脚或10脚），脚），4路路BCD码信号输出（码信号输出（3脚脚6脚；脚；11脚脚14脚）。脚）。CD4518控制功能：控制功能：CD4518有两个时钟输入端有两个时钟输入端CP和和EN,若用时钟上升沿触发若用时钟上升沿触发,信号由信号由CP输入输入,此时此时EN端为高电平（端为高电平（1）,若用时钟下降沿触发若用时钟下降沿触发,信号由信号由EN输入输入,此时此时CP端为低电平（端为低电平（0）,同时复位端同时复位端Reset也保持低电平（也保持低电平（0）,只有满足了这些条件时只有满足了这些条件时,电

10、路才会处于计数状态电路才会处于计数状态.否则没办法工作。否则没办法工作。将数片将数片CD4518串行级联时，尽管每片串行级联时，尽管每片CD4518属并行计数，但就整体而言已变成串行计数了。需要指出，属并行计数，但就整体而言已变成串行计数了。需要指出，CD4518未设置进位端，可利用未设置进位端，可利用Q4做输出端。正确接法应是将低位的做输出端。正确接法应是将低位的Q4端接高位的端接高位的EN端，高位计数器的端，高位计数器的CP端接端接USS。 第11页/共15页4、4511芯片芯片管脚图及内部结构图管脚图及内部结构图CD4511 是一片是一片 CMOS BCD锁存锁存/7 段译码段译码/驱动

11、器。其中驱动器。其中a b c d 为为 BCD 码码输入，输入，a为最低位。为最低位。LT为灯测试端，加为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码时，显示器一直显示数码“8”，各笔段，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。都被点亮，以检查显示器是否有故障。BI为消隐功能端，低电平时使所有笔段为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时，均消隐，正常显示时， B1端应加高电端应加高电平。平。LE是锁存控制端，高电平时锁存，是锁存控制端，高电平时锁存，低电平时传输数据。低电平时传输数据。ag是是 7 段输出，段输出，可驱动共阴

12、可驱动共阴LED数码管。数码管。第12页/共15页方案二：红外光电计数器的设计方案二：红外光电计数器的设计ABCDEFGABCDEFGP1.0P1.1P1.0P1.1R4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U4555D1TLN104R1330Q1TLP104R220KR3150KC1104C2104R710kXTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115U180C51A02B018A13B117A24B216A35B315A46B414A57B513A68B612A79B711CE19AB/BA1U274ALS245Q29013Q39013