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产品流水线自动计数器

2018年07月16日 综合电路图 暂无评论 阅读 1,316 次

 

产品流水线自动计数器电路:

备注:如果点击上面图片查看原图后还不够清晰,可下面pdf版本。

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电路功能介绍:

在产品流水线上,本例电路可实现对经过流水线的产品自动计数,计数值用数码管显示出来。

 

电路分解:

本例电路是一个纯数字式的电路,可分为三个部分:

一是由两个红外反射式光电传感器组成,检测物体的移动方向;

二是由D触发器CD4013组成,对光电传感器检测到的物体,发送一个脉冲出来;

三是由四块CD40110组成的计数,译码,锁存以及驱动显示电路。

 

整个电路工作过程:

电路中U2,U6为两个红外发射式光电传感器,类似前面的实例电路中ST188,红外发光二极管和光敏晶体管成35度的夹角封装在一起,交点在距传感器5到8mm处。

工作时,光电传感器的红外发光二极管发射红外光,检测前方是否有物体。若前方没有物体,发射出去的红外光没有发射回来,则光敏晶体管处于截止状态。若前方有物体,发射出去的红外光被物体发射回来并被光敏三极管所接收使其导通。

 

CD4013的各点工作电位变化如下:

(备注:对CD4013逻辑不理解的,可查看:D触发器模拟按钮自锁开关 中的讲解。)

1.在静止状态下,流水线上没有物品时,光电传感器U2,U6都输出低电平,则CD4013的D=0,RD=1,CP=0,那么CD4013的输出Q=0;这是整个电路的初始状态,为产品自动计数做准备。

2.当有产品经过光电传感器时,且方向是下图所示,从左至右运动时,那么U2会先检测到物体,使光电晶体管导通,输出高电平,经两级反相器后,输出至CD4013,则CD4013各点电位变化如下:D=1,RD=0,CP=0(此时U6还没有检测到物体)。当物体继续向右运动经过U6时(同时也在U2的范围内),U6同样被触发输出高电平,使CD4013的CP端输入一个上升沿的脉冲,这样CD4013的输出Q=D=1。

CD4013输出计数脉冲至CD40110,其中按键S2为加1按键,S1为减1按键。其按键功能受CD40110引脚功能控制,其引脚功能如下:

CPU为加计数时钟输入端,输入正脉冲时做加1计数;CPD为减计数脉冲端,输入正脉冲时做减1计数。芯片电路内部有一个时钟信号预处理逻辑,因此当一个时钟输入端计数工作时,另一个时钟输入端可以是任意状态。

C0为进位输出端,在做加法计算时,每计满10个数之后,从C0端输出一个进位正脉冲。一般级联时,连接到下一个芯片的CPU端。

BO为借位输出端,在做减法计算时,每计满10个数之后,从B0端输出一个借位正脉冲。一般级联时,连接到下一个芯片的CPD端。

LE为锁存控制端,CT为触发器控制端,当CT=1时,计数处于禁止状态,R为清零复位端。

 

下图为CD40110的功能表:

结合我们的原理图可以看出,LE,CT都为低电平,R初始状态也为低电平,做好了开始计数的准备。

当按下加一按钮S2时,CD4013输出的高电平连接到U1的CPU端,做加1计数。当物体从U2至U6向右移动时,计数器就会加1(上面的分析过程),当物体慢慢退出U2的检测区时,CD4013的各点电位又恢复成D=0,R=1,则Q=0。恢复成初始状态,为下一次的触发做准备。

但是,假如当第一个物品还没有退出U6的检测区时,第二个物品就已经到了U2的检测区范围内时,计数器也不会做加1计数,因为此时CD4013没有能够触发的上升沿过来,所以CD4013的Q不会输出正脉冲出来。

本例电路可计数至999,当数量超过999时,按下S3清零按键,使所有的输出都恢复成000。

从上面的分析可知,只有在这两个光电传感器都输出高电平时,才会做加1计数,这样可以有效的防止计数器误动作。

 

注意:

在实际制作时,要注意调整两个光电传感器的距离,使该距离略小于一个产品的长度即可,即要保证能同时触发两个光电传感器。

假如,物品不按照从左至右的顺序移动,反过来从右至左移动时,计数器会不会计数?

 

 



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