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1、13 班级：电气112x班 姓名xxxx 学号：01 课题：商店迎宾机器人电子技术课程设计报告课题：商店迎宾机器人电路 班级 电气11xx班 学号 xxxxxx 学生姓名 xxx 专业 电气信息类 系别 电子与电气工程学院 指导老师 电子技术课程设计指导小组 淮阴工学院 电子与电气工程学院 2014年5月一 设计目的：a）培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。b）学习较复杂的电子系统设计的一般方法，了解和掌握模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题的能力，由学生自行设计、自行制作和自行调试。c）进行基本技术技能训练，如基
2、本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等。d）培养学生的创新能力。二 设计要求：1. 能判断顾客进门与出门，在有顾客进门时“欢迎光临”，出门时“谢谢光临”。2. 能实时统计来访人数及当前店内人数，并用数码管显示出来。3. 电路设计要求有抗干扰的措施。4. 统计误差不超过一人。5. 电路设计不能使用MCU，只能应用普通中小规模集成电路芯片。成本控制在20元内。 三.原理框图 . 检测A检测B判断单元语音芯片加减法计数单元店内当前人数显示加法计数单元当前来访人数显示 图1 原理框图四原理图 图2机器人光电
3、数字显示电路原理： （1）光电输人电路该电路由红外发射管和光电三极管组成。在该电路中，红外发射管VD1是由9V直流电源通过R1的限流直接驱动的，这是因为在该电路中，发射管与接收管固定安置且距离较近。因此红外发射管既不需要通过脉冲驱动来提高发射功率和增大发射距离，又不需要通过改变频率来区分控制频道。这种电路结构既满足了电路工作的需要，又使电路结构变得简单。（2）光电三极管接收电路光电三极管3DU12将发射管发送来的红外光接收后转化为信号电压，并进行一级放大后输出。由光电三极管的特性可知，当它受光照射时，集电极输出为低电平；当光被阻挡时，集电极输出立即变为高电平，阻挡物过后输出又变为低电平。这就是
4、说，当一个物体从光电三极管与红外发光管之间通过时，光电三极管的输出端会输出一个正向的脉冲电压，该脉冲的宽度与物体通过的速度有关。（3）脉冲形成电路该电路由两级电压比较器、光耦合器和晶体管开关电路等组成。电压比较器IC1A、IC1B由四电压比较器(LM339)组成，它的两个同相端作为比较基准端，并且被R3、R4分压后偏置于VDD/2，即4.5V，作为比较器的参考电压。电压比较器在电路结构上相当于一个增益不可调的运算放大器，它有一个同相输人端（）、一个反相输入端（一）和一个输出端。如果以同相输入端作为比较基准端，则当反相输人端的电压小于基准端的参考电压时输出端为高电平，当反相输入端的电压大于参考电
5、压时输出端为低电平。在该电路中，光电三极管的输出端与第一电压比较器IC1A的反相输入端（一）相连，第一电压比较器的输出端与第二电压比较器的反相输入端（一）相连。平时，光电三极管受光的照射，输出端为低电平，这一低电平远小于参考电压（4.5V），所以IC1A输出高电平。这一高电平加至IC1B的反相端并且高于参考电压，使IC1B输出低电平。IC1B的输出端接光耦合器发光管的负极，使发光管发光，光耦合器4N35中的光电三极管导通，流过光电三极管的电流在R9上形成较高的电压降。这一电压经R9与R10分压后加至VT2的基极，使VT2导通，其集电极输出低电平。当接收光电管被物体遮挡后，它的输出端变为高电平，
6、通过两级电压比较器及光耦合器的变换使VT2截止，它的输出端输出高电平。阻挡物移走过后，VT2又导通，其集电极又变为低电平。这样，每当光电三极管被物体阻挡一次，VT2的输出端就会形成一个由低变高、再由高变低的过程。当这个（由高变低的）过程发生后，开关管VTZ的集电极就会输出一个脉冲电压，这个脉冲的下降沿就可作为计数器的计数脉冲输入计数器的下降沿计数脉冲输人端。当物体从红外发射管与光电三极管之间一个个通过时，就会有一个个计数脉冲输人计数器，于是计数器就将通过的物体统计出来。5 元器件列表表1 表2材料表1.迎宾机器人电路器件数量共阴数码管4CD4543译码驱动4CD4518十进制计数器2语音芯片（
7、欢迎光临）1蜂鸣器1红外发光二极管SE3031光敏三极管3DU121电压比较器LM3931光耦4N35或TIL1171小功率NPN三极管2SC2181万用板1电容（详见表2）若干电阻（详见表2）若干材料表2.电阻与电容器件规格数量器件规格数量R12.4K1C12201R230K1C24701R362K1C31001R462K1C411R51M1R610K1R73.9K1R810K1R930K1R1010K1R114K1R1230K1R13261K146. 单个元器件介绍(1) CD4518同步加计数器计数器IC3为双BCD同步加计数器（CD4518），该电路内包含两个结构相同的计数单元。每个计
8、数单元有两个计数脉冲输人端：上升沿触发端CP和下降沿触发端。若用CP端触发，则将端接高电平；若用端触发，则将CP端接低电平。它有四个输出端，即Q1Q4，输出为二一十进制码。另外，它还有一个清零端R，该端为高电平时计数器清零，各输出端为低电平。在该电路中，CD4518中的第一计数器用于个位数计数，当计数脉冲从端不断输入时，它的输出端IQ1IQ4就会依次输出从00001001的二进制码。这个二进制码通过译码器IC5的译码，就会在数码显示器上显示09的十个数字。CD4518中的第二计数器用于十位数计数，它的计数脉冲来自第一计数器的IQ4端的输出脉冲。当第一计数器计数至1001后，若再输入一个脉冲，则
9、计数器便会复零，输出端变为0000，在IQ4由1变0的过程中会形成一个脉冲的下降沿。这个下降沿作为计数脉冲输人第二计数器的端，使十位数计1，这个1被认为是个位数的进位。 图3 CD4518引脚图引脚功能： 表3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8VSS地16VDD电源正（2）数码译码器（CD4543）它可将计数器输出的四位二进制码通过译码变为数字显示器的数码笔段，这些笔段分别与数字09的笔段相对应。数码译码器（CD4543）是一只具有锁存功能的七
10、段字形译码电路，它内部设有锁存单元，可以防止在计数过程中显示的数字发生翻动现象。该电路为十六脚扁平塑封结构，它有四个输人端（即A、B、C、D，用来输人由计数器输出的二进制码）、七个笔段输出端（即ag，接数码显示管的笔段输人端）、一个锁存控制端LE（当LE1时，数据被送至出端；LE0时，数据被锁存）、一个消隐控制端BI（当BI1时，显示器消隐；BI0时，正常显示）和一个共阴共阳控制端DFI（当DFI1时可接共阳LED数码管；DFI0时接共阴数码管）。在该电路中，LE1，接电源。DFI、BI接地，采用共阴数码显示管。引脚功能： 表4引脚符号功能1 9CLOCK时钟输入端7 15RESET消除端2
11、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（3） LM393电压比较器结构 图4 LM393 是双电压比较器集成电路。该电路的特点如下：比较器数:2工作温度范围:0C - +70CSVHC(高度关注物质):No SVHC (18-Jun-2010)器件标号:393通道数:2逻辑功能号:393工作电源电压范围宽，单电源、双电源均可工作，单电源： 2 36V， 双电源：118V；消耗电流小， ICC=0.8mA；输入失调电压小， VIO=2mV；共模输入电压范围宽， VIC=0VCC-1.5V；输出
12、与TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容；输出可以用开路集电极连接“或”门；结构图LM393内部采用双列直插8脚塑料封装（DIP8）和微形的双列8 脚塑料封装（SOP8） 图5 LM393结构图应用说明 LM393是高增益,宽频带器件，像大多数比较器一样，如果输出端到输入端有寄生电容而产生耦合，则很容易产生振荡。这种现象仅仅出现在当比较器改变状态时，输出电压过渡的间隙，电源加旁路滤波并不能解决这个问题，标准PC板的设计对减小输入输出寄生电容耦合是有助的。减小输入电阻至小于10K将减小反馈信号，而且增加甚至很小的正反馈量(滞回1.010mV)能导致快速转换,使得不可能产生由于寄生电容引起的振荡，除非利用滞后，否则直接插入IC(集成电路板integrated circuit，缩写：IC) 并在引脚上加上电阻将引起输入输出在很短的转换周期内振荡，如果输入信号是脉冲波形，并且上升和下降时间相当快，则滞回将不需要。比较器的所有没有用的引脚必须接地。LM393偏置网络确立了其静态电流与电源电压范围 2.030V无关。通常电源不需要加旁路电容。差分输入电压可以大于Vcc并不损坏器件，保护部分必须能阻止输入电压向负
