2023年江西省电子设计大赛题目及电路解析

1、 2 0 1 2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。假设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、

2、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。 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

3、清先后，当发出“叮声时门闸翻开，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。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：CD4518 CD4520 引脚图 CD4511管脚图 2023年电子设计大赛仿真电路图电路模块解析：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

4、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，LM358的作用是波形的整形，使得红外接收管的输出信号为规那么的脉冲波，便于计数芯片计数。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。计数由CD4518完成，后面接CD4511驱动数码管显示数字，R4、R5、R6、R7、R8、R9、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 RN2为数码管的限流电阻，一般取值500R。三极管

5、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。附：CD4518详细资料：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，假设用ENABLE信号下降沿触发，触发信号由EN端输入，CLK端置“0；假设用CLK信号上升沿触发，触发信号由CLK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

6、时，CD4518才开始计数。CD4518采用并行进位方式，只要输入一个时钟脉冲，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。假设将第一个加计数器的输出端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

7、器级为D型触发器，具有内部可交换CP和EN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：引脚符号功能1 9CLOCK时钟输入端7 15RESET消除端2 10ENABLE计数允许控制端3 4 5 6Q1A-Q4A计数输出端11 12 13 14Q1B-Q4B计数输出端8 VSS地16VDD电源正真值表功能：CLKENABLERESETACTION上升沿 10加计数 0下降沿 0加计数 下降沿 X0不变 X上

8、升沿 0不变 上升沿 00不变 1下降沿 0不变 XX1Q0Q4=0CD4518 CD4520时序图纹波串联4个计数器正极性边缘触发同步串联二进制计数器负边缘触发极限参数：DC Supply Voltage Range, (VDD)-0.5V to +20V(Voltage Referenced to VSS Terminals) Input Voltage Range, All Inputs输入电压范围，所有投入 -0.5V to VDD +0.5VDC Input Current, Any One Input直流输入电流10mA Operating Temperature Range 工作温度范围-55 to +125S