红外计数器(年赛题)

1．题意

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”。

设计要求:

①红外检测部件间距。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25mm，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10个焊孔的距离。

②手动清零。进入工作状态前，先手动清零(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能板的元件面，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。

2．电路模块解析(如图10－35所示)

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，

②LM358的作用是波形的整形，使得红外接收管的输出信号为规则的脉冲波，便于计数芯片计数。

③C3、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CD4518完成，后面接CD4511驱动数码管显示数字，R4～R11为输入下拉电阻，用于保持电路的稳定性。一般取值10kΩ。RN1、RN2为数码管的限流电阻，一般取值500Ω。

⑤三极管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。从而使得喇叭发出两种声音。

⑥核心芯片管脚图如图10－36所示。