两位光电控制计数器

二、两位光电控制计数器

(一)实训

1.实训电路设计要求

设计一个光电计数器，能够实现如下功能：　有光且无物体经过光传感器上面的时候，计数器不工作，数码管显示00；有光且有物体经过光传感器上面的时候，计数器能够记住物体经过光传感器上方的次数，并通过数码管显示出次数，计数到99的时候，计数器会自动的清零。假设要临时重新开始计数的话，可以按下轻触开关，数码管会显示00。

2.实训目的

①了解集成电路CD4518、CD4543的基本结构并会加以运用。

②了解共阳数码管的基本结构并能加以运用。

3.实训原理图

如图8－4所示。

4.实训知识储备

①对集成电路CD4518、CD4543基本的使用方法的掌握。

②对共阳数码管的基本结构了解和掌握。

5.实训电路工作原理

①在作品完成调试时，在光线比较强的情况下，调节RP1使A点对地电压为+8.8V左右。

②白天，无物体经过光敏电阻RG上方时，光敏电阻阻值较小，A点的电位比较高，三极管VT1导通，B点为低电位，光耦内部的红外发光二极管导通。从而光耦内部的光电三极管也导通，C点为高电位，三极管VT2导通，D点为低电位，计数器集成电路CD4518的CP1端没有得到脉冲输入时，不工作，两个数码管显示00。

③白天，物体经过光敏电阻RG上方时，光线较弱，光敏电阻的阻值比较大，所以A点的电位比较的低，三极管VT1截止，B点为高电位，光耦截止，C点为低电位，三极管VT2截止，D点为高电位。物体周期性的经过光敏电阻RG上方时，D点的电位也是在低电位到高电位间周期性变化，形成一个类似方波脉冲，计数器集成电路CD4518的CP1端得到脉冲后，开始计数工作。

④当数码管DS1计满10个脉冲后，CD4518的1Q4端输出高电平，作为U2B的下降沿时钟输入端2EN。这样在CD4543译码的作用下，数码管DS2显示1，而数码管DS1显示0。如此反复的工作，直到数码管DS2和数码管DS1显示“99”时，CD4518自动复位，直到数码管DS2和数码管DS1显示“00”。

⑤如果在计数的时候，需要重新开始的话，可以按下轻触开关S1，给CD4518的复位端1CR、2CR端高电平复位，数码管显示00。

⑥当在晚上的时候，不管有没有障碍物经过光敏电阻上方，光线都比较的弱，D点的话就会一直维持为高电平，这样CD4518就无法进行计数。

6.作品调试

①注意控制光敏电阻的光照强度。在调试作品时，白天时要调节RP1使A点对地电压为+0.2V左右，至少为+0.6V。因为三极管的U_BE的导通电压在+0.7V，这样光敏电阻的感光性会更加的灵敏。

②光电计数器是利用障碍物反复地经过光敏电阻的上方，来引起D点的电平在0和1之间变化，从而形成一个脉冲电压。这样CD4518的CP端脉冲输入端才有脉冲输入，也才能计数。所以在调试的时候，可以用手来改变光敏电阻的受光情况，形成脉冲。

③如果计数在晚上工作的时候，要注意此时的光敏电阻上方不管有没有障碍物经过，D点输出的均是高电平。所以如果要在晚上计数的话，只要反复间隔的给光敏电阻上方光照，D点电平便会在1和0之间变化，这样也可以计数。

④实训中要注意CD4543的PH端，它接高电平时，数码管要用共阳的。

7.实训中出现的问题及问题解决方框图

(1)电路工作方框图(图8－3)

图8－3　两位光电控制计数器电路工作方框图

注：白天表示无物体通过RG上面白天表示有物体通过RG上面

(2)实训中出现的问题及解决方法

①作品完成上电后，在光照比较强的情况下，当障碍物在光敏电阻的上方反复经过的时候，数码管不显示任何数字。用万用表测试的时候发现D点电平在0和1之间跳变，CD4518的脉冲输出端的变化也是正常的。A.由问题现象可知道U3、U4A、U4B工作正常，问题就出在U2、U1工作或显示电路。B.首先用万用表测试U2、U1的6脚电压，若电压低的话，只要将其管脚接高电平就可以。C.若U2、U1的6脚电压高的话，就用万用表检测7脚消隐端或各段输出端的电压情况，就可以解决问题。

②在光照比较强的情况下，当障碍物在光敏电阻的上方反复经过的时候，数码管显示数字时无规律的跳变。用万用表测试关键的各个点均是正常的。A.由问题现象可知道U3、U2、U1工作正常，问题就出在U4A、U4B。B.首先用万用表检测U4A、U4B脉冲输入端情况，若不正常，那么很可能就是高阻态的问题。只要在上升沿脉冲输入端加下拉电阻，在下降沿脉冲输入端加上拉电阻即可。

③作品在计数的时候，数码管显示的是逢八进一。A.由问题现象可知道U3、U2、U1工作正常，问题就出在U4A、U4B。B.像这种问题一般是U4A的Q4端接了U4B的CP端，所以只要将U4A的Q4端接了U4B的EN端即可。

(二)元器件选择

1.元器件清单

表8－2　两位光电控制计数器元器件清单表

2.元器件选择注意点

①是数码管用的是共阳的。

②光耦PC817为4脚光耦。

(三)知识升华

①在本作品的基础上要实现三位计数功能，该怎样去设计？

②工厂在生产中往往会利用计数器来计算生产品的数量，假设把本计数器作为啤酒生产流水线计数器，且要实现计满30瓶啤酒后，计数器又重新计数，如何在本作品的基础上设计？