毕业设计
课 题 名 称： 流量计数器设计
专 业 班 级：
学 生 姓 名：
指 导 老 师：
二O四年X 月
摘
次设计流量计数器目动化生产程中精确分装物料避免疏忽原致物料出现漏装装现象引入流量计数器流量计数器采红外传感器系统利红外光关断原理进行计数样够企业减少必损失时够避免企业缺斤少两尴尬局面电路红外检测电路放电路施密特触发器CD4518加法计数器CD4511译码器红色LED报警灯七段LED显示译码器组成设计中讨模块实现方法进行严格理逻辑推敲实验测试达设计求套系统常温运行程中抗干扰力强灵敏度高安全解决计数中增减问题够意流水线产动计数研究红外计数器扩应现实工厂动生产着非常现实意义
关键词：红外传感器CD4511译码器CD4518加法计数器施密特触发器
引言
社会飞速发展天着现代工业动化生产水断提高动化生产高效率高精准生产求更加高高度动化计数器孕育生动化计数提高工业生产效率准确性计数动化智化终加速实现现代化工业发展厂家基采流水线技术进行产品生产作业样线产品进行实时效精确动计数成广生产厂家十分关注问题传统机械式电子式计数器（数字电路集成组件组成）电路较复杂元器件数量较障率较高维修较困难设置预定数值太方便功易更改功单适范围较窄基单片机核心控制计数器着够实时精确稳定等计数优点已成广厂家首先动计数装置
着生产动化设备数字化机电体化发展红外计数器需求日益增计数器缺少必需品文设计计数器采红外线遮光方式抗干扰性性高 测量宾馆饭店商场超市博物馆展览观车站码头银行等场员数量员流通数量该产品现代社会中应广泛测量流水线产品数量
计数器工业控制中着广泛应传统数字计数器中规模数字集成电路构成电路复杂成高功修改易单片机制作计数器克服传统数字电路计数器局限着广阔应前景
目录
摘 I
引言 II
第章 总体方案设计 1
11总体设计目 1
12总体设计思路 1
第二章 硬件电路设计 3
21稳压输入电源 3
211 桥式整流电路原理 3
212 输入电源工作程 4
22 输出电源 5
221电磁继电器输出应 5
23 红外发射接收二极应 7
231发光二极工作原理 7
232发光二极结构 8
233接收二极工作程 8
24晶闸施密特触发器构成触发电路 9
241晶闸结构工作程 10
242晶闸伏安特性 10
242 施密特触发器功特点 12
25 模数转换 13
26 放电路应 14
261放电路工作原理程 14
27电磁继电器应 15
28 八段LED数码设计 16
29 集成电路块选 18
291 CD4511译码器应 18
292 CD4511译码器功 19
293 CD4511特点 20
210 CD4518编码器应 21
2101 CD4518功 21
2102 CD4518工作程 22
2103 十进制步加法计数器 22
第三章 毕业设计总结 24
致谢 25
参考文献 26
附录1流量计数器电气原理图 27
附录2 流量计数器成品实物图 28
第章 总体方案设计
11总体设计目
某生产车间生产量断加生产中遇问题正常情况袋中药装入10物料疏忽时会导致装漏装样仅损失公司济利益感觉公司做产品偷工减料尴尬局面解决问题提出物料动包系统动包系统根流量动计数计数达预设数值时停止次计数工作计数满袋运装配站时做次计数工作重复完成相工作
12总体设计思路
面次工程设计动包系统框图分析：红外射放整形计数显示计满输出稳压电源组成流计数器组成部分框图图11示
图11 总体设计方案系统框图
电路通电红外发射二极发射红外线直接射入红外接收二极中时红外接收二极导通物体时光线遮挡红外接收二极截止信号通放电路信号进行放处理处理信号送入施密特触发电路模拟信号转化脉信号BCD码加法计数器接收信号脉升
进行加法计数处理计数电路输出Q1Q4信号分送入译码显示电路计满输出电路译码显示电路七段显示译码驱动器CD45117段LED数码组成CD4511接收BCD码译码驱动LED数码显示前计数值计满输出电路BCD码输出1001时继电器K1吸合证明已计数9件该信号输出启动动封箱设备稳压电路整流滤波电路串联式稳压电路组成
第二章 硬件电路设计
21稳压输入电源
211 桥式整流电路原理
输入电路采交流12V电源输入中集成芯片直流电源驱动够工作整电路中必须交流电源转换成直流电源装置引入桥式整流电路次设计电路选取继电器型号JZC23F(4123)12V电路输入选取交流12V输入桥式整流电路整流直流12V桥式整流器利二极单导通性进行整流常电路常交流电转变直流电需特指出二极作整流元件根整流方式负载加选择选择者安全工作甚烧子者材造成浪费
图21 桥式整流电路工作原理图
桥式整流电路工作原理：e2正半周时D1D3加正电压DlD3导通D2D4加反电压D2D4截止电路中构成e2D1Rfz D3通电回路Rfz 形成正负半波整流电压e2负半周时D2D4加正电压D2D4导通D1D3加反电压D1D3截止电路中构成e2D2Rfz D4通电回路样Rfz 形成正负外半波整流电压
桥式整流器利四二极两两接输入正弦波正半部分两导通正输出输入正弦波负半部分时两导通两反接输出正弦波正半部分 桥式整流器输入正弦波利效率半波整流高倍
212 输入电源工作程
整输入电路工作程：入线端子（JI）引入交流12V桥式整流电路整流桥式电路中采四二极互相接成桥式结构利二极电流导作交流输入电压U2正半周二极D1D3导通D2D4截止负载RL正负输出电压负半周正相反D1D3截止D2D4导通流负载RL电流方正半周致
利变压器副边绕组四二极交流电源正负半周整流电路负载方变脉动直流电压电流整流直流电源电容滤波三极放处理电容滤波滤波稳压电源输送整电路中时绿色发光二极作显示作绿色发光二极点亮表示输入电路整流滤波已完成确保整输入电路工作完桥式整流名称说明电路连接方法桥式接法
22 流量计数器输入电源电气原理图
桥式整流器整流二极作桥式连接外绝缘塑料封装成功率桥式整流器绝缘层外添加金属壳包封增强散热桥式整流器品种性优良整流效率高稳定性
22 输出电源
221电磁继电器输出应
电磁继电器电路中样相开关元器件译码器CD4511接收BCD码译码驱动LED数码显示前计数值计满输出电路BCD码输出1001时继电器K1吸合K1吸合信号传递变频器变频器带动电机旋转传送带转动包开始周复始
(1) 继电器工作原理
电磁继电器般铁芯线圈触点簧片等组成线圈两端加定电压线圈中会流定电流产生电磁效应衔铁会电磁力吸引作克服返回弹簧拉力吸铁芯带动衔铁动触点静触点（常开触点）吸合线圈断电电磁吸力消失衔铁会弹簧反作力返回原位置动触点原静触点（常闭触点）释放样吸合释放达电路中导通切断目继电器常开常常闭触点样区分：继电器线圈未通电时处断开状态静触点称常开触点处接通状态静触点称常闭触点继电器般两股电路低压控制电路高压工作电路
图23 继电器工作原理图
(2) 继电器参数
1) 额定工作电压
指继电器正常工作时线圈需电压
2) 直流电阻（线圈阻抗）
指继电器中线圈直流电阻通万表测量
3) 吸合电流
指继电器够产生吸合动作电流正常时定电流必须略 吸合电流样继电器稳定工作线圈加工作电压
般超额定工作电压15倍否会产生较电流线圈烧毁
4) 释放电流
指继电器产生释放动作电流继电器吸合状态电流减定程 度时继电器会恢复未通电释放状态时电流远远吸合电流
图24 输出电路图
（3）输出电路工作程
CD4518（8421编码）输出编码1001十进制数9时二极D6(IN4148)D7(IN4148)正导通二极微信号送入三极Q3(C1815)Q4(C1815)级放时继电器K1线圈电常开触点闭合继电器利低电压弱电流电路通断间接控制高电压强电流电路输出控制外接装置电机等传动装置停止传动次计数做准备继电器K1电常开触点闭合瞬间红色发光二极正导通发出红光表示计数已满红色指示灯电路中作检测装置作第表示计数器计数已满第二表示传动装置停止计数已满非机械障
电路中继电器联二极（D5）作：继电器线圈断电时中残余量须合适途径释放果没二极量火花形式释放队电子开关损坏厉害日久机械开关会明显损坏继电器线圈联二极二极负极接直流电源正极继电器线圈断电时二极势利导线圈电流继续流动提供途径残余量线圈二极组成回路中较缓消耗掉开关效保护
23 红外发射接收二极应
电路传感器设计原理：电路通电红外发射二极发射红外线直接射入红外接收二极中时红外接收二极导通物体红外发射二极红外接收二极时红外光线挡住时红外接收二极截止低频信号放电路信号进行放处理处理信号送入施密特触发器电路施密特触发器信号送入编码器编码编码器编码送入计数器达计数目LED灯显示相应计数数
231发光二极工作原理
二极工作原理：晶体二极p型半导体n型半导体形成pn结界面处两侧形成空间电荷层建建电场存外加电压时pn 结两边载流子浓度差引起扩散电流建电场引起漂移电流相等处电衡状态外界正电压偏置时外界电场建电场互相抑消作载流子扩散电流增加引起正电流外界反电压偏置时外界电场建电场进步加强形成定反电压范围反偏置电压值关反饱电流I0外加反电压高定程度时pn结空间电荷层中电场强度达界值产生载流子倍增程产生量电子空穴产生数值反击穿电流称二极击穿现象
25 发光二极结构工作原理图
232发光二极结构
红外线发光二极辐射强度光轴距离变受光元件变受光元件入射光量变化红外发光距离呈定特性基光量度距离方成反受光元件特性关
发射红外线控制相应受控装置时控制距离发射功率成正增加红外线控制距离红外发光二极工作脉状态脉动光（调制光）效传送距离脉峰值电流成正需量提高峰值Ip增加红外光发射距离提高Ip方法减脉占空压缩脉宽度T般频300KHz
图26 发光二极结构图
红外线发射接收方式两种直射式二反射式直射式指发光接收相安放发射受控物两端中间相距定距离反射式指发光接收列起时接收始终光发光发出红外光线遇反射物时接收收反射回红外光线工作
233接收二极工作程
红外接收二极红外光电二极外形结构发射二极相似接收二极壳射入光线玻璃透镜入射光通透镜正射芯接收二极芯具光敏特性PN结封装壳接收二极芯光敏面通扩散工艺N型单晶硅形成层薄膜接收二极芯芯PN结面积做较芯电极面积做较PN结结深普通半导体二极做浅结构特点提高光电
转换力外普通半导体二极样硅片生长层SiO2保护层PN结边缘保护起提高子稳定性减少暗电流
图27 红外接收二极结构示意图
红外接收般接收放解调体头般红外信号接收头解调数 01区通常体现高低电时间长短信号周期单片机解码时通常接收头输出脚连接单片机外部中断结合定时器判断外部中断间隔时间获取数重点找数01间波形差
红外通信利红外技术实现两点间距离保密通信信息转发般红外发射接收系统两部分组成发射系统红外辐射源进行调制发射红外信号接收系统光学装置红外探测器进行接收构成红外通信系统
24晶闸施密特触发器构成触发电路
整设计系统中晶闸必少种元件电路中起开关作晶闸加正阳极电压门极加适正门极电压晶闸导通程称触发晶闸旦触发导通门极失控制作通常门极加正脉电压称触发电压门极定条件触发晶闸导通法关断导通晶闸恢复阻断降低阳极电压增负载电阻流晶闸阳极电流减维持电流(IH)(门极断开时晶闸较通态电流降刚保持晶闸导通需阳极电流维持电流)电流会突然降零提高电压减负载电阻电流会增说明晶闸已恢复阻断
图28 放电路原理图
241晶闸结构工作程
晶闸PNPN四层三端器件三PN结分析原理时作PNPNPN组成等效图解图29示
晶闸承受正阳极电压时晶闸导通必须承受反电压PN结J2失阻挡作晶体集电极电流时晶体基极电流两互相复合晶体电路足够门极电流Ig流入时会形成强烈正反馈造成两晶体饱导通
图29 晶闸结构图
242晶闸伏安特性
晶闸阳极A阴极K间电压晶闸阳极电流间关系称晶闸伏安特性图29示正特性位第象限反特性位第三象限
图210 晶闸伏安特性参数示意图
(1) 反特性
门极G开路阳极加反电压时(见图12)J2结正偏J1J2结反偏时流反饱电流电压进步提高J1结雪崩击穿电压时J3结击穿电流迅速增加图2特性曲线OR段开始弯曲弯曲处电压URO称反转折电压晶闸会发生永久性反击穿
(2) 正特性
门极G开路阳极A加正电压时(见图212)J1J3结正偏J2结反偏普通PN结反特性相似流电流正阻断状态电压增加图2特性曲线OA段开始弯曲弯曲处电压UBO称正转折电压
电压升高J2结雪崩击穿电压J2结发生雪崩倍增效应结区产生量电子空穴电子进入N1区空穴进入P2区进入N1区电子P1区通J1结注入N1区空穴复合样进入P2区空穴N2区通J3结注入P2区电子复合雪崩击穿进入N1区电子进入P2区空穴全部复合掉
图211（a）阳极加反电压(b)阳极加正电压
(3) 触发导通
门极G加入正电压时(图212示)J3正偏P2区空穴进入N2区N2区电子进入P2区形成触发电流IGT晶闸部正反馈作(图13)基础加IGT作晶闸提前导通导致图13中伏安特性OA段左移IGT越特性左移越快
图212 阳极门极均加正电压
242 施密特触发器功特点
（1）施密特触发器功
555定时器种途单片中规模集成电路该电路灵活方便需外接少量阻容元件构成单稳谐施密特触发器波形产生变换测量控制家电器电子玩具等许领域中广泛应
般双极型定时器具较驱动力CMOS定时电路具低功耗输入阻抗高等优点555定时器工作电源电压宽承受较负载电流双极型定时器电源电压范围5～16V负载电流达200mACMOS定时器电源电压变化范围3～18V负载电流4mA
施密特触发器输出状态转换取决输入信号变化程输入信号低电升程中电路状态转换时应输入电VT+输入信号高电降程中应输入转换电VT中VT+称正阔值电压VT称负阔值电压外施密特触发器部存正反馈输出电压波形边陡
利施密特触发器仅边变化缓慢信号波形整形边陡峭矩形波叠加矩形脉高低电噪声效消
图213 555定时器电器原理图（a）电路符号(b)
（2）TTL施密特触发器特点
1）输入信号边变化非常缓慢电路正常工作
2）阈值电压滞回电压均温度补偿
3）带负载力抗干扰力强
25 模数转换
传感器接收信号时模拟信号计数器编码器够处理模拟信号模拟信号转换成数字信号电路中必少程集成施密特触发器普通门电路稍微复杂知道普通门电路输入级中间级输出级组成果输入级中间级间插入施密特电路构成施密特触发器集成施密特触发器正阀值电压反阀值电压固定
图214 施密特触发器实现波形变换
26 放电路应
设计套流量计数器中集成放电路关重部分整电路中发挥重作传感器捕获信号时微整电路中需传感器接收信号进行放整形处理然信号送入计数器编码器中
图215 施密特触发器实现波形变换
261放电路工作原理程
图215示基极B流发射极E电流做基极电流Ib集电极C流发射极E电流做集电极电流Ic两电流方流出发射极发射极E箭头表示电流方三极放作：集电极电流受基极电流控制（假设电源够提供集电极足够电流话）基极电流变化会引起集电极电流变化变化满足定例关系：集电极电流变化量基极电流变化量β倍电流变化放β倍β做三极放倍数（β般远1例十百）果变化信号加基极发射极间会引起基极电流Ib变化Ib变化放导致Ic变化果集电极电流Ic流电阻R根电压计算公式UR*I算电阻电压会发生变化电阻电压取出放电压信号
果事先三极基极加合适电流（做偏置电流图中电阻Rb提供电流做基极偏置电阻）
信号偏置电流叠加起时信号会导致基极电流变化基极电流变化会放集电极输出原输出信号范围求果没加偏置增加信号放减信号效（没偏置时集电极电流0减）加偏置事先集电极定电流输入基极电流变时集电极电流减输入基极电流增时集电极电流增样减信号增信号放
27电磁继电器应
电磁继电器电路中样相开关元器件译码器CD4511接收BCD码译码驱动LED数码显示前计数值计满输出电路BCD码输出1001时继电器K1吸合K1吸合信号传递变频器变频器带动电机旋转传送带转动包开始周复始
(1) 继电器工作原理
电磁继电器般铁芯线圈触点簧片等组成线圈两端加定电压线圈中会流定电流产生电磁效应衔铁会电磁力吸引作克服返回弹簧拉力吸铁芯带动衔铁动触点静触点（常开触点）吸合线圈断电电磁吸力消失衔铁会弹簧反作力返回原位置动触点原静触点（常闭触点）释放样吸合释放达电路中导通切断目继电器常开常常闭触点样区分：继电器线圈未通电时处断开状态静触点称常开触点处接通状态静触点称常闭触点继电器般两股电路低压控制电路高压工作电路
图216 继电器工作原理图
(2) 继电器参数
1) 额定工作电压
指继电器正常工作时线圈需电压根继电器型号交流电压直流电压
2) 直流电阻（线圈阻抗）
指继电器中线圈直流电阻通万表测量
3) 吸合电流
指继电器够产生吸合动作电流正常时定电流必须略吸合电流样继电器稳定工作线圈加工作电压般超额定工作电压15倍否会产生较电流线圈烧毁
4) 释放电流
指继电器产生释放动作电流继电器吸合状态电流减定程度时继电器会恢复未通电释放状态时电流远远吸合电流
5) 触点切换电压电流（触点容量）
指继电器允许加载电压电流决定继电器控制电压电流时超值否容易损坏继电器触点
28 八段LED数码设计
八段LED数码整电路中起数字显示作根相应BCD码显现相应十进制数操作者够观察计数否正确机械设备寿命安装八段LED数码够设备维修员易检修够操作员查计数精准度系统中安装八段LED数码非常必
LED数码（LED Segment Displays）发光二极封装起组成8字型器件引线已部连接完成需引出笔划公电极数码实际七发光组成8字形构成加数点8段分字母abcdefgdp表示
图217 LED数码原理图
(1) 驱动方式
LED数码正常显示驱动电路驱动数码段码显示出数字根LED数码驱动方式分静态式动态式两类
(2) 八段LED数码部分参数
规格：D形
防护等级：IP65级
直径：40mm
工作功率：812W
颜色：单红
工作环境：40度+75度
外壳颜色：乳白
工作电压范围：12V24V
性：防水防尘耐压耐破裂耐高低温
正常寿命： >80000时
(3) 引脚测试
找公阴公阳首先找电源（35伏）规格电阻VCC串接电阻GND接意2脚组合总LED会发光找够然GND动VCC（串电阻）逐碰剩脚果LED（般8）阴相反VCC动GND逐碰剩脚果LED（般8）阳直接数位万表红表笔电源正极黑表笔电源负极
(4) 动态显示
LED数码动态显示接口单片机中应广泛种显示方式动态驱动数码8显示笔划abcdefgdp名端连起外数码公极COM增加位选通控制电路位选通独立IO线控制单片机输出字形码时单片机位选通COM端电路控制需显示数码选通控制开该位显示出字形没选通数码会亮通分时轮流控制数码COM端数码轮流受控显示动态驱动轮流显示程中位数码点亮时间1～2ms视觉暂留现象发光二极余辉效应实际位数码非时点亮扫描速度足够快印象组稳定显示数会闪烁感动态显示效果静态显示样够节省量IO端口功耗更低
(5) 功耗估算
1) 静态实素（等间距非等间距相）：16*8实素单模组功耗 16*8*3*002768 16——16素点宽8——8素点高3——素点三路电流002——估算路电流
2) 扫描实（1R1G1B）（2R1G1B）：P10全彩四扫16*16模组例 单模组功 耗 （16*16*3*002）4384 16——16素点宽16——16素点高3——素点3路电流002——估算 路电流4——14扫描
注： 1R1G1B实素四LED灯联算路电流扫描板电源估算率80
29 集成电路块选
集成电路流量计数系统中起作相作相脑样施密特触发器模拟信号转换成数字（方波）信号需相应BCD编码器相应脉信号进行编码然相应二进制数送入八段LED数码导通相应发光二极显现相应十进制数字时程中需相应计数器进行计数八段LED数码显示十进制数9时红色发光LED灯点亮预示计数已满时需通知相应机械元件事相应动作计数已满袋子运走进行计数周期系统中需集成电路：CD4511译码器CD4518计数器
291 CD4511译码器应
(1) 锁存功
译码器锁存电路传输门反相器组成传输门导通截止控制端LE电状态
LE0电导通TG2截止LE1电时TG1截止TG2导通时锁存作
(2) 译码
CD4511译码两级非门担简化线路先二输入端非门输入数BC进行组合出四项然输入数AD起非门译码
(3) 消隐
BI消隐功端该端施加某电迫B端输出低电字形消隐消隐输出J电 J（C+B）D+BI
考虑消隐BI项便J（B+C）D
式输入BCD代码10101111时J端1电显
示器中字形消隐
(4) CD4511工作真值表
图218 CD4511真值表
292 CD4511译码器功
(1) 简介
CD4511 片 CMOS BCD—锁存7 段译码驱动器驱动阴极 LED （数码）显示器 BCD 码—七段码译码器
(2) 功
CD4511驱动阴极 LED （数码）显示器 BCD 码—七段码译码器特点：具BCD转换消隐锁存控制七段译码驱动功CMOS电路提供较拉电流直接驱动LED显示器
图218 CD4511引脚图
(3) 引脚功工作条件
引脚功
工作条件
A0～A3：二进制数输入端
Ya～Yg：数输出端
电源电压范围：3V～18V
BI输出消隐控制端
VDD：电源正
VSS：电源负
输入电压范围：0V～24V
LE：数锁定控制端
LT：灯测试端
工作温度范围：40℃～85℃
293 CD4511特点
CD4511驱动阴极 LED （数码）显示器 BCD 码—七段码译码器特点：具BCD转换消隐锁存控制七段译码驱动功CMOS电路提供较拉电流直接驱动LED显示器
CD4511 片 CMOS BCD—锁存7 段译码驱动器引脚排列图 2 示中a b c d BCD 码输入a低位LT灯测试端加高电时显示器正常显示加低电时显示器直显示数码8笔段点亮检查显示器否障BI消隐功端低电时笔段均消隐正常显示时 B1端应加高电外 CD4511拒绝伪码特点输入数越十进制数9(1001)时显示字形行消隐LE锁存控制端高电时锁存低电时传输数a～g 7 段输出驱动阴LED数码外CD4511显示
数6时a段消隐显示数9时d段消隐显示69两数时字形太美观 图3 CD4511CD4518配合成位计数显示电路位计数需计数器级联级输出接 CD4511 LED 数码谓阴 LED 数码指 7 段 LED 阴极连起应中应接限流电阻根电源电压选取电源电压5V时300Ω限流电阻
210 CD4518编码器应
2101 CD4518功
CD4518双BCD步加计数器两相步4级计数器组成 CD4518引脚功(脚功)：1CP2CP：时钟输入端 1CR2CR：清端 1EN2EN：计数允许控制端 1Q0～1Q3：计数器输出端 2Q0～2Q3：计数器输出端 Vdd：正电源Vss：
图220 CD4518引脚图
CD4518步加计数器封装中含两互换二十进制计数器功引脚分1～79～{15}该CD4518计数器单路系列脉输入（1脚2脚9脚10脚）4路BCD码信号输出（3脚～6脚{11}脚～{14}脚）
CD4518控制功：CD4518两时钟输入端CPEN时钟升触发信号CP输入时EN端高电（1）时钟降触发信号EN输入时CP端低吨（0）时复位端Cr保持低电（0）满足条件时电路会处计数状态否没办法工作
数片CD4518串行级联时片CD4518属行计数整体言已
变成串行计数需指出CD4518未设置进位端利Q4做输出端误第级Q4端接第二级CP端结果发现计数变成逢八进原Q4CP8作产生正跳变升作进位脉降逢十进进位信号正确接法应低位Q4端接高位EN端高位计数器CP端接USS
2102 CD4518工作程
CD4518CC4518二十进制（8421编码）步加计数器含两单元加计数器功表真值表示单单元两时钟输入端CLKEN时钟脉升降触发表知ENABLE信号降触发触发信号EN端输入CLK端置0CL℃K信号升触发触发信号CL℃K端输入ENABLE端置1RESET端清零端RESET端置1时计数器端输出端Q1～Q4均0RESET端置0时CD4518开始计数
CD4518采行进位方式输入时钟脉计数单元Q1翻转次Q11Q40时输入时钟脉计数单元Q2翻转次Q1Q21时输入时钟脉Q3翻转次Q1Q2Q31Q1Q41时输入时钟脉Q4翻转次样初始状态（0态）开始计数输入10时钟脉计数单元便动恢复0态第加计数器输出端Q4A作第二加计数器输入端ENB时钟脉信号便组成两位8421编码计数器次进行位串行计数CD4520CC4520二进制加计数器两相步4级计数器构成计数器级D型触发器具部交换CPEN线时钟升降加计数单单元运算中EN输入保持高电CP升进位CR线高电时计数器清零计数器脉动模式级联通Q3连接—计数器EN输入端实现级联时者CP输入保持低电
2103 十进制步加法计数器
CC4518二十进制（8421编码）步加计数器含两单元加计数器功表真值表示单单元两时钟输入端CLKEN时钟脉升降触发表知ENABLE信号降触发触发信号EN端输入CLK端置0CLK信号升触发触发信号CL
℃K端输入ENABLE端置1RESET端清零端RESET端置1时计数器端输出端Q1～Q4均0RESET端置0时CD4518开始计数
CD4518采行进位方式输入时钟脉计数单元Q1翻转次Q11Q40时输入时钟脉计数单元Q2翻转次Q1Q21时输入时钟脉Q3翻转次Q1Q2Q31Q1Q41时输入时钟脉Q4翻转次样初始状态（0态）开始计数输入10时钟脉计数单元便动恢复0态第加计数器输出端Q4A作第二加计数器输入端ENB时钟脉信号便组成两位8421编码计数器次进行位串行计数
CD4520CC4520二进制加计数器两相步4级计数器构成计数器级D型触发器具部交换CPEN线时钟升降加计数单单元运算中EN输入保持高电CP升进位CR线高电时计数器清零计数器脉动模式级联通Q3连接—计数器EN输入端实现级联时者CP输入保持低电
第三章 毕业设计总结
简易流量计数器设计次毕业设计课题月精心努力沈老师指导毕业设计终完成前期方寻求资料理基础设计出次简易流量计数器原理图反复修改﹑反复调终形成前交实物流量计数器实践证明实际生产程中设计流量计数器行常温设计流量计数器性精度非常高完全满足现代实际生产条件
流量计数器整工作程：输入电源端子（JI）引入交流12V稳压电源四二极构成桥式整流电路进行全波整流整流信号电容滤波然三极进行放处理电容滤波较稳电压信号送入整电路中时绿色LED发光二极作指示作显示稳压电源已送入整电路中
输入电源电源信号送入整电路中时候整电路已处工作状态时红外发射二极接收二极处导通状态形成回路时晶闸处关断状态面电路相关断状态计数停止红外发射二极接收二极中间物体挡住时候形成回路时晶闸关断极正导通时施密特触发器正弦波信号施密特触发器正弦波信号转换成方波信号方波信号输出CD4518编码器进行编码CD4518编码输出CD4511译码器外会编码送入输出电路中CD4511译码器译码显示记数值计数满必须外机械装置动作完成已装满袋子运走次计数工作做准备需外装置完成CD4518编码必须接出输出电路次工作做CD4518编码器面复位开关（S1）CD4518编码器进行编码周复始进行计数工作
反复实验证明次设计流量计数器完全应实际工业生产计数工作中
致谢
通次毕业设计明白学长期积累程工作生活中应该断学努力提高知识综合素质更懂科学技术纸谈兵学先进科学知识实际改变社会生产力改善生活方式生活更加便捷美
心总学会学会确觉困难较真万事开头难知道入手终做完种释重负感觉外出结：知识必须通应实现价值东西学会真正时候发现两回事认真正会时候真学会
次设计第次设计中间肯定存少瑕疵希位学老师予指正会加改正
参考文献
[1] 宋文绪 传感器检测技术[M] 北京：高等教育出版社 2004
[2] 梁森 动检测转换技术[M] 北京：机械工业出版社 2011
[3] 张建明 传感技术检测技术[M] 北京：机械工业出版社 2006
[4] 宋文绪 传感器检测技术[M]北京：高等教育出版社 2004
[5] 阎石 数字电子技术基础[M] 北京：清华学出版社 2006
[6] 李全利 单片机原理接口技术[M] 北京：北京航空航天学出版社 2004
[7] 电子技术应[M] 武汉：中船重工凌久电子限责公司出版2013年第 10期
[8] 电子技术应[M] 武汉：中船重工凌久电子限责公司出版 2013年第 12期
[9] 张晓琴 模拟电子技术应项目训练[M] 重庆：西南交通学出版社 2008
[10] 张晓琴伍兵数字电子技术应项目训练[J] 重庆：西南交通学出 版社2008
附录1流量计数器电气原理图
附录2 流量计数器成品实物图
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毕业设计
课 题 名 称： 流量计数器设计
专 业 班 级：
学 生 姓 名：
指 导 老 师：
二O四年X 月
摘
次设计流量计数器目动化生产程中精确分装物料避免疏忽原致物料出现漏装装现象引入流量计数器流量计数器采红外传感器系统利红外光关断原理进行计数样够企业减少必损失时够避免企业缺斤少两尴尬局面电路红外检测电路放电路施密特触发器CD4518加法计数器CD4511译码器红色LED报警灯七段LED显示译码器组成设计中讨模块实现方法进行严格理逻辑推敲实验测试达设计求套系统常温运行程中抗干扰力强灵敏度高安全解决计数中增减问题够意流水线产动计数研究红外计数器扩应现实工厂动生产着非常现实意义
关键词：红外传感器CD4511译码器CD4518加法计数器施密特触发器
引言
社会飞速发展天着现代工业动化生产水断提高动化生产高效率高精准生产求更加高高度动化计数器孕育生动化计数提高工业生产效率准确性计数动化智化终加速实现现代化工业发展厂家基采流水线技术进行产品生产作业样线产品进行实时效精确动计数成广生产厂家十分关注问题传统机械式电子式计数器（数字电路集成组件组成）电路较复杂元器件数量较障率较高维修较困难设置预定数值太方便功易更改功单适范围较窄基单片机核心控制计数器着够实时精确稳定等计数优点已成广厂家首先动计数装置
着生产动化设备数字化机电体化发展红外计数器需求日益增计数器缺少必需品文设计计数器采红外线遮光方式抗干扰性性高 测量宾馆饭店商场超市博物馆展览观车站码头银行等场员数量员流通数量该产品现代社会中应广泛测量流水线产品数量
计数器工业控制中着广泛应传统数字计数器中规模数字集成电路构成电路复杂成高功修改易单片机制作计数器克服传统数字电路计数器局限着广阔应前景
目录
摘 I
引言 II
第章 总体方案设计 1
11总体设计目 1
12总体设计思路 1
第二章 硬件电路设计 3
21稳压输入电源 3
211 桥式整流电路原理 3
212 输入电源工作程 4
22 输出电源 5
221电磁继电器输出应 5
23 红外发射接收二极应 7
231发光二极工作原理 7
232发光二极结构 8
233接收二极工作程 8
24晶闸施密特触发器构成触发电路 9
241晶闸结构工作程 10
242晶闸伏安特性 10
242 施密特触发器功特点 12
25 模数转换 13
26 放电路应 14
261放电路工作原理程 14
27电磁继电器应 15
28 八段LED数码设计 16
29 集成电路块选 18
291 CD4511译码器应 18
292 CD4511译码器功 19
293 CD4511特点 20
210 CD4518编码器应 21
2101 CD4518功 21
2102 CD4518工作程 22
2103 十进制步加法计数器 22
第三章 毕业设计总结 24
致谢 25
参考文献 26
附录1流量计数器电气原理图 27
附录2 流量计数器成品实物图 28
第章 总体方案设计
11总体设计目
某生产车间生产量断加生产中遇问题正常情况袋中药装入10物料疏忽时会导致装漏装样仅损失公司济利益感觉公司做产品偷工减料尴尬局面解决问题提出物料动包系统动包系统根流量动计数计数达预设数值时停止次计数工作计数满袋运装配站时做次计数工作重复完成相工作
12总体设计思路
面次工程设计动包系统框图分析：红外射放整形计数显示计满输出稳压电源组成流计数器组成部分框图图11示
图11 总体设计方案系统框图
电路通电红外发射二极发射红外线直接射入红外接收二极中时红外接收二极导通物体时光线遮挡红外接收二极截止信号通放电路信号进行放处理处理信号送入施密特触发电路模拟信号转化脉信号BCD码加法计数器接收信号脉升
进行加法计数处理计数电路输出Q1Q4信号分送入译码显示电路计满输出电路译码显示电路七段显示译码驱动器CD45117段LED数码组成CD4511接收BCD码译码驱动LED数码显示前计数值计满输出电路BCD码输出1001时继电器K1吸合证明已计数9件该信号输出启动动封箱设备稳压电路整流滤波电路串联式稳压电路组成
第二章 硬件电路设计
21稳压输入电源
211 桥式整流电路原理
输入电路采交流12V电源输入中集成芯片直流电源驱动够工作整电路中必须交流电源转换成直流电源装置引入桥式整流电路次设计电路选取继电器型号JZC23F(4123)12V电路输入选取交流12V输入桥式整流电路整流直流12V桥式整流器利二极单导通性进行整流常电路常交流电转变直流电需特指出二极作整流元件根整流方式负载加选择选择者安全工作甚烧子者材造成浪费
图21 桥式整流电路工作原理图
桥式整流电路工作原理：e2正半周时D1D3加正电压DlD3导通D2D4加反电压D2D4截止电路中构成e2D1Rfz D3通电回路Rfz 形成正负半波整流电压e2负半周时D2D4加正电压D2D4导通D1D3加反电压D1D3截止电路中构成e2D2Rfz D4通电回路样Rfz 形成正负外半波整流电压
桥式整流器利四二极两两接输入正弦波正半部分两导通正输出输入正弦波负半部分时两导通两反接输出正弦波正半部分 桥式整流器输入正弦波利效率半波整流高倍
212 输入电源工作程
整输入电路工作程：入线端子（JI）引入交流12V桥式整流电路整流桥式电路中采四二极互相接成桥式结构利二极电流导作交流输入电压U2正半周二极D1D3导通D2D4截止负载RL正负输出电压负半周正相反D1D3截止D2D4导通流负载RL电流方正半周致
利变压器副边绕组四二极交流电源正负半周整流电路负载方变脉动直流电压电流整流直流电源电容滤波三极放处理电容滤波滤波稳压电源输送整电路中时绿色发光二极作显示作绿色发光二极点亮表示输入电路整流滤波已完成确保整输入电路工作完桥式整流名称说明电路连接方法桥式接法
22 流量计数器输入电源电气原理图
桥式整流器整流二极作桥式连接外绝缘塑料封装成功率桥式整流器绝缘层外添加金属壳包封增强散热桥式整流器品种性优良整流效率高稳定性
22 输出电源
221电磁继电器输出应
电磁继电器电路中样相开关元器件译码器CD4511接收BCD码译码驱动LED数码显示前计数值计满输出电路BCD码输出1001时继电器K1吸合K1吸合信号传递变频器变频器带动电机旋转传送带转动包开始周复始
(1) 继电器工作原理
电磁继电器般铁芯线圈触点簧片等组成线圈两端加定电压线圈中会流定电流产生电磁效应衔铁会电磁力吸引作克服返回弹簧拉力吸铁芯带动衔铁动触点静触点（常开触点）吸合线圈断电电磁吸力消失衔铁会弹簧反作力返回原位置动触点原静触点（常闭触点）释放样吸合释放达电路中导通切断目继电器常开常常闭触点样区分：继电器线圈未通电时处断开状态静触点称常开触点处接通状态静触点称常闭触点继电器般两股电路低压控制电路高压工作电路
图23 继电器工作原理图
(2) 继电器参数
1) 额定工作电压
指继电器正常工作时线圈需电压
2) 直流电阻（线圈阻抗）
指继电器中线圈直流电阻通万表测量
3) 吸合电流
指继电器够产生吸合动作电流正常时定电流必须略 吸合电流样继电器稳定工作线圈加工作电压
般超额定工作电压15倍否会产生较电流线圈烧毁
4) 释放电流
指继电器产生释放动作电流继电器吸合状态电流减定程 度时继电器会恢复未通电释放状态时电流远远吸合电流
图24 输出电路图
（3）输出电路工作程
CD4518（8421编码）输出编码1001十进制数9时二极D6(IN4148)D7(IN4148)正导通二极微信号送入三极Q3(C1815)Q4(C1815)级放时继电器K1线圈电常开触点闭合继电器利低电压弱电流电路通断间接控制高电压强电流电路输出控制外接装置电机等传动装置停止传动次计数做准备继电器K1电常开触点闭合瞬间红色发光二极正导通发出红光表示计数已满红色指示灯电路中作检测装置作第表示计数器计数已满第二表示传动装置停止计数已满非机械障
电路中继电器联二极（D5）作：继电器线圈断电时中残余量须合适途径释放果没二极量火花形式释放队电子开关损坏厉害日久机械开关会明显损坏继电器线圈联二极二极负极接直流电源正极继电器线圈断电时二极势利导线圈电流继续流动提供途径残余量线圈二极组成回路中较缓消耗掉开关效保护
23 红外发射接收二极应
电路传感器设计原理：电路通电红外发射二极发射红外线直接射入红外接收二极中时红外接收二极导通物体红外发射二极红外接收二极时红外光线挡住时红外接收二极截止低频信号放电路信号进行放处理处理信号送入施密特触发器电路施密特触发器信号送入编码器编码编码器编码送入计数器达计数目LED灯显示相应计数数
231发光二极工作原理
二极工作原理：晶体二极p型半导体n型半导体形成pn结界面处两侧形成空间电荷层建建电场存外加电压时pn 结两边载流子浓度差引起扩散电流建电场引起漂移电流相等处电衡状态外界正电压偏置时外界电场建电场互相抑消作载流子扩散电流增加引起正电流外界反电压偏置时外界电场建电场进步加强形成定反电压范围反偏置电压值关反饱电流I0外加反电压高定程度时pn结空间电荷层中电场强度达界值产生载流子倍增程产生量电子空穴产生数值反击穿电流称二极击穿现象
25 发光二极结构工作原理图
232发光二极结构
红外线发光二极辐射强度光轴距离变受光元件变受光元件入射光量变化红外发光距离呈定特性基光量度距离方成反受光元件特性关
发射红外线控制相应受控装置时控制距离发射功率成正增加红外线控制距离红外发光二极工作脉状态脉动光（调制光）效传送距离脉峰值电流成正需量提高峰值Ip增加红外光发射距离提高Ip方法减脉占空压缩脉宽度T般频300KHz
图26 发光二极结构图
红外线发射接收方式两种直射式二反射式直射式指发光接收相安放发射受控物两端中间相距定距离反射式指发光接收列起时接收始终光发光发出红外光线遇反射物时接收收反射回红外光线工作
233接收二极工作程
红外接收二极红外光电二极外形结构发射二极相似接收二极壳射入光线玻璃透镜入射光通透镜正射芯接收二极芯具光敏特性PN结封装壳接收二极芯光敏面通扩散工艺N型单晶硅形成层薄膜接收二极芯芯PN结面积做较芯电极面积做较PN结结深普通半导体二极做浅结构特点提高光电
转换力外普通半导体二极样硅片生长层SiO2保护层PN结边缘保护起提高子稳定性减少暗电流
图27 红外接收二极结构示意图
红外接收般接收放解调体头般红外信号接收头解调数 01区通常体现高低电时间长短信号周期单片机解码时通常接收头输出脚连接单片机外部中断结合定时器判断外部中断间隔时间获取数重点找数01间波形差
红外通信利红外技术实现两点间距离保密通信信息转发般红外发射接收系统两部分组成发射系统红外辐射源进行调制发射红外信号接收系统光学装置红外探测器进行接收构成红外通信系统
24晶闸施密特触发器构成触发电路
整设计系统中晶闸必少种元件电路中起开关作晶闸加正阳极电压门极加适正门极电压晶闸导通程称触发晶闸旦触发导通门极失控制作通常门极加正脉电压称触发电压门极定条件触发晶闸导通法关断导通晶闸恢复阻断降低阳极电压增负载电阻流晶闸阳极电流减维持电流(IH)(门极断开时晶闸较通态电流降刚保持晶闸导通需阳极电流维持电流)电流会突然降零提高电压减负载电阻电流会增说明晶闸已恢复阻断
图28 放电路原理图
241晶闸结构工作程
晶闸PNPN四层三端器件三PN结分析原理时作PNPNPN组成等效图解图29示
晶闸承受正阳极电压时晶闸导通必须承受反电压PN结J2失阻挡作晶体集电极电流时晶体基极电流两互相复合晶体电路足够门极电流Ig流入时会形成强烈正反馈造成两晶体饱导通
图29 晶闸结构图
242晶闸伏安特性
晶闸阳极A阴极K间电压晶闸阳极电流间关系称晶闸伏安特性图29示正特性位第象限反特性位第三象限
图210 晶闸伏安特性参数示意图
(1) 反特性
门极G开路阳极加反电压时(见图12)J2结正偏J1J2结反偏时流反饱电流电压进步提高J1结雪崩击穿电压时J3结击穿电流迅速增加图2特性曲线OR段开始弯曲弯曲处电压URO称反转折电压晶闸会发生永久性反击穿
(2) 正特性
门极G开路阳极A加正电压时(见图212)J1J3结正偏J2结反偏普通PN结反特性相似流电流正阻断状态电压增加图2特性曲线OA段开始弯曲弯曲处电压UBO称正转折电压
电压升高J2结雪崩击穿电压J2结发生雪崩倍增效应结区产生量电子空穴电子进入N1区空穴进入P2区进入N1区电子P1区通J1结注入N1区空穴复合样进入P2区空穴N2区通J3结注入P2区电子复合雪崩击穿进入N1区电子进入P2区空穴全部复合掉
图211（a）阳极加反电压(b)阳极加正电压
(3) 触发导通
门极G加入正电压时(图212示)J3正偏P2区空穴进入N2区N2区电子进入P2区形成触发电流IGT晶闸部正反馈作(图13)基础加IGT作晶闸提前导通导致图13中伏安特性OA段左移IGT越特性左移越快
图212 阳极门极均加正电压
242 施密特触发器功特点
（1）施密特触发器功
555定时器种途单片中规模集成电路该电路灵活方便需外接少量阻容元件构成单稳谐施密特触发器波形产生变换测量控制家电器电子玩具等许领域中广泛应
般双极型定时器具较驱动力CMOS定时电路具低功耗输入阻抗高等优点555定时器工作电源电压宽承受较负载电流双极型定时器电源电压范围5～16V负载电流达200mACMOS定时器电源电压变化范围3～18V负载电流4mA
施密特触发器输出状态转换取决输入信号变化程输入信号低电升程中电路状态转换时应输入电VT+输入信号高电降程中应输入转换电VT中VT+称正阔值电压VT称负阔值电压外施密特触发器部存正反馈输出电压波形边陡
利施密特触发器仅边变化缓慢信号波形整形边陡峭矩形波叠加矩形脉高低电噪声效消
图213 555定时器电器原理图（a）电路符号(b)
（2）TTL施密特触发器特点
1）输入信号边变化非常缓慢电路正常工作
2）阈值电压滞回电压均温度补偿
3）带负载力抗干扰力强
25 模数转换
传感器接收信号时模拟信号计数器编码器够处理模拟信号模拟信号转换成数字信号电路中必少程集成施密特触发器普通门电路稍微复杂知道普通门电路输入级中间级输出级组成果输入级中间级间插入施密特电路构成施密特触发器集成施密特触发器正阀值电压反阀值电压固定
图214 施密特触发器实现波形变换
26 放电路应
设计套流量计数器中集成放电路关重部分整电路中发挥重作传感器捕获信号时微整电路中需传感器接收信号进行放整形处理然信号送入计数器编码器中
图215 施密特触发器实现波形变换
261放电路工作原理程
图215示基极B流发射极E电流做基极电流Ib集电极C流发射极E电流做集电极电流Ic两电流方流出发射极发射极E箭头表示电流方三极放作：集电极电流受基极电流控制（假设电源够提供集电极足够电流话）基极电流变化会引起集电极电流变化变化满足定例关系：集电极电流变化量基极电流变化量β倍电流变化放β倍β做三极放倍数（β般远1例十百）果变化信号加基极发射极间会引起基极电流Ib变化Ib变化放导致Ic变化果集电极电流Ic流电阻R根电压计算公式UR*I算电阻电压会发生变化电阻电压取出放电压信号
果事先三极基极加合适电流（做偏置电流图中电阻Rb提供电流做基极偏置电阻）
信号偏置电流叠加起时信号会导致基极电流变化基极电流变化会放集电极输出原输出信号范围求果没加偏置增加信号放减信号效（没偏置时集电极电流0减）加偏置事先集电极定电流输入基极电流变时集电极电流减输入基极电流增时集电极电流增样减信号增信号放
27电磁继电器应
电磁继电器电路中样相开关元器件译码器CD4511接收BCD码译码驱动LED数码显示前计数值计满输出电路BCD码输出1001时继电器K1吸合K1吸合信号传递变频器变频器带动电机旋转传送带转动包开始周复始
(1) 继电器工作原理
电磁继电器般铁芯线圈触点簧片等组成线圈两端加定电压线圈中会流定电流产生电磁效应衔铁会电磁力吸引作克服返回弹簧拉力吸铁芯带动衔铁动触点静触点（常开触点）吸合线圈断电电磁吸力消失衔铁会弹簧反作力返回原位置动触点原静触点（常闭触点）释放样吸合释放达电路中导通切断目继电器常开常常闭触点样区分：继电器线圈未通电时处断开状态静触点称常开触点处接通状态静触点称常闭触点继电器般两股电路低压控制电路高压工作电路
图216 继电器工作原理图
(2) 继电器参数
1) 额定工作电压
指继电器正常工作时线圈需电压根继电器型号交流电压直流电压
2) 直流电阻（线圈阻抗）
指继电器中线圈直流电阻通万表测量
3) 吸合电流
指继电器够产生吸合动作电流正常时定电流必须略吸合电流样继电器稳定工作线圈加工作电压般超额定工作电压15倍否会产生较电流线圈烧毁
4) 释放电流
指继电器产生释放动作电流继电器吸合状态电流减定程度时继电器会恢复未通电释放状态时电流远远吸合电流
5) 触点切换电压电流（触点容量）
指继电器允许加载电压电流决定继电器控制电压电流时超值否容易损坏继电器触点
28 八段LED数码设计
八段LED数码整电路中起数字显示作根相应BCD码显现相应十进制数操作者够观察计数否正确机械设备寿命安装八段LED数码够设备维修员易检修够操作员查计数精准度系统中安装八段LED数码非常必
LED数码（LED Segment Displays）发光二极封装起组成8字型器件引线已部连接完成需引出笔划公电极数码实际七发光组成8字形构成加数点8段分字母abcdefgdp表示
图217 LED数码原理图
(1) 驱动方式
LED数码正常显示驱动电路驱动数码段码显示出数字根LED数码驱动方式分静态式动态式两类
(2) 八段LED数码部分参数
规格：D形
防护等级：IP65级
直径：40mm
工作功率：812W
颜色：单红
工作环境：40度+75度
外壳颜色：乳白
工作电压范围：12V24V
性：防水防尘耐压耐破裂耐高低温
正常寿命： >80000时
(3) 引脚测试
找公阴公阳首先找电源（35伏）规格电阻VCC串接电阻GND接意2脚组合总LED会发光找够然GND动VCC（串电阻）逐碰剩脚果LED（般8）阴相反VCC动GND逐碰剩脚果LED（般8）阳直接数位万表红表笔电源正极黑表笔电源负极
(4) 动态显示
LED数码动态显示接口单片机中应广泛种显示方式动态驱动数码8显示笔划abcdefgdp名端连起外数码公极COM增加位选通控制电路位选通独立IO线控制单片机输出字形码时单片机位选通COM端电路控制需显示数码选通控制开该位显示出字形没选通数码会亮通分时轮流控制数码COM端数码轮流受控显示动态驱动轮流显示程中位数码点亮时间1～2ms视觉暂留现象发光二极余辉效应实际位数码非时点亮扫描速度足够快印象组稳定显示数会闪烁感动态显示效果静态显示样够节省量IO端口功耗更低
(5) 功耗估算
1) 静态实素（等间距非等间距相）：16*8实素单模组功耗 16*8*3*002768 16——16素点宽8——8素点高3——素点三路电流002——估算路电流
2) 扫描实（1R1G1B）（2R1G1B）：P10全彩四扫16*16模组例 单模组功 耗 （16*16*3*002）4384 16——16素点宽16——16素点高3——素点3路电流002——估算 路电流4——14扫描
注： 1R1G1B实素四LED灯联算路电流扫描板电源估算率80
29 集成电路块选
集成电路流量计数系统中起作相作相脑样施密特触发器模拟信号转换成数字（方波）信号需相应BCD编码器相应脉信号进行编码然相应二进制数送入八段LED数码导通相应发光二极显现相应十进制数字时程中需相应计数器进行计数八段LED数码显示十进制数9时红色发光LED灯点亮预示计数已满时需通知相应机械元件事相应动作计数已满袋子运走进行计数周期系统中需集成电路：CD4511译码器CD4518计数器
291 CD4511译码器应
(1) 锁存功
译码器锁存电路传输门反相器组成传输门导通截止控制端LE电状态
LE0电导通TG2截止LE1电时TG1截止TG2导通时锁存作
(2) 译码
CD4511译码两级非门担简化线路先二输入端非门输入数BC进行组合出四项然输入数AD起非门译码
(3) 消隐
BI消隐功端该端施加某电迫B端输出低电字形消隐消隐输出J电 J（C+B）D+BI
考虑消隐BI项便J（B+C）D
式输入BCD代码10101111时J端1电显
示器中字形消隐
(4) CD4511工作真值表
图218 CD4511真值表
292 CD4511译码器功
(1) 简介
CD4511 片 CMOS BCD—锁存7 段译码驱动器驱动阴极 LED （数码）显示器 BCD 码—七段码译码器
(2) 功
CD4511驱动阴极 LED （数码）显示器 BCD 码—七段码译码器特点：具BCD转换消隐锁存控制七段译码驱动功CMOS电路提供较拉电流直接驱动LED显示器
图218 CD4511引脚图
(3) 引脚功工作条件
引脚功
工作条件
A0～A3：二进制数输入端
Ya～Yg：数输出端
电源电压范围：3V～18V
BI输出消隐控制端
VDD：电源正
VSS：电源负
输入电压范围：0V～24V
LE：数锁定控制端
LT：灯测试端
工作温度范围：40℃～85℃
293 CD4511特点
CD4511驱动阴极 LED （数码）显示器 BCD 码—七段码译码器特点：具BCD转换消隐锁存控制七段译码驱动功CMOS电路提供较拉电流直接驱动LED显示器
CD4511 片 CMOS BCD—锁存7 段译码驱动器引脚排列图 2 示中a b c d BCD 码输入a低位LT灯测试端加高电时显示器正常显示加低电时显示器直显示数码8笔段点亮检查显示器否障BI消隐功端低电时笔段均消隐正常显示时 B1端应加高电外 CD4511拒绝伪码特点输入数越十进制数9(1001)时显示字形行消隐LE锁存控制端高电时锁存低电时传输数a～g 7 段输出驱动阴LED数码外CD4511显示
数6时a段消隐显示数9时d段消隐显示69两数时字形太美观 图3 CD4511CD4518配合成位计数显示电路位计数需计数器级联级输出接 CD4511 LED 数码谓阴 LED 数码指 7 段 LED 阴极连起应中应接限流电阻根电源电压选取电源电压5V时300Ω限流电阻
210 CD4518编码器应
2101 CD4518功
CD4518双BCD步加计数器两相步4级计数器组成 CD4518引脚功(脚功)：1CP2CP：时钟输入端 1CR2CR：清端 1EN2EN：计数允许控制端 1Q0～1Q3：计数器输出端 2Q0～2Q3：计数器输出端 Vdd：正电源Vss：
图220 CD4518引脚图
CD4518步加计数器封装中含两互换二十进制计数器功引脚分1～79～{15}该CD4518计数器单路系列脉输入（1脚2脚9脚10脚）4路BCD码信号输出（3脚～6脚{11}脚～{14}脚）
CD4518控制功：CD4518两时钟输入端CPEN时钟升触发信号CP输入时EN端高电（1）时钟降触发信号EN输入时CP端低吨（0）时复位端Cr保持低电（0）满足条件时电路会处计数状态否没办法工作
数片CD4518串行级联时片CD4518属行计数整体言已
变成串行计数需指出CD4518未设置进位端利Q4做输出端误第级Q4端接第二级CP端结果发现计数变成逢八进原Q4CP8作产生正跳变升作进位脉降逢十进进位信号正确接法应低位Q4端接高位EN端高位计数器CP端接USS
2102 CD4518工作程
CD4518CC4518二十进制（8421编码）步加计数器含两单元加计数器功表真值表示单单元两时钟输入端CLKEN时钟脉升降触发表知ENABLE信号降触发触发信号EN端输入CLK端置0CL℃K信号升触发触发信号CL℃K端输入ENABLE端置1RESET端清零端RESET端置1时计数器端输出端Q1～Q4均0RESET端置0时CD4518开始计数
CD4518采行进位方式输入时钟脉计数单元Q1翻转次Q11Q40时输入时钟脉计数单元Q2翻转次Q1Q21时输入时钟脉Q3翻转次Q1Q2Q31Q1Q41时输入时钟脉Q4翻转次样初始状态（0态）开始计数输入10时钟脉计数单元便动恢复0态第加计数器输出端Q4A作第二加计数器输入端ENB时钟脉信号便组成两位8421编码计数器次进行位串行计数CD4520CC4520二进制加计数器两相步4级计数器构成计数器级D型触发器具部交换CPEN线时钟升降加计数单单元运算中EN输入保持高电CP升进位CR线高电时计数器清零计数器脉动模式级联通Q3连接—计数器EN输入端实现级联时者CP输入保持低电
2103 十进制步加法计数器
CC4518二十进制（8421编码）步加计数器含两单元加计数器功表真值表示单单元两时钟输入端CLKEN时钟脉升降触发表知ENABLE信号降触发触发信号EN端输入CLK端置0CLK信号升触发触发信号CL
℃K端输入ENABLE端置1RESET端清零端RESET端置1时计数器端输出端Q1～Q4均0RESET端置0时CD4518开始计数
CD4518采行进位方式输入时钟脉计数单元Q1翻转次Q11Q40时输入时钟脉计数单元Q2翻转次Q1Q21时输入时钟脉Q3翻转次Q1Q2Q31Q1Q41时输入时钟脉Q4翻转次样初始状态（0态）开始计数输入10时钟脉计数单元便动恢复0态第加计数器输出端Q4A作第二加计数器输入端ENB时钟脉信号便组成两位8421编码计数器次进行位串行计数
CD4520CC4520二进制加计数器两相步4级计数器构成计数器级D型触发器具部交换CPEN线时钟升降加计数单单元运算中EN输入保持高电CP升进位CR线高电时计数器清零计数器脉动模式级联通Q3连接—计数器EN输入端实现级联时者CP输入保持低电
第三章 毕业设计总结
简易流量计数器设计次毕业设计课题月精心努力沈老师指导毕业设计终完成前期方寻求资料理基础设计出次简易流量计数器原理图反复修改﹑反复调终形成前交实物流量计数器实践证明实际生产程中设计流量计数器行常温设计流量计数器性精度非常高完全满足现代实际生产条件
流量计数器整工作程：输入电源端子（JI）引入交流12V稳压电源四二极构成桥式整流电路进行全波整流整流信号电容滤波然三极进行放处理电容滤波较稳电压信号送入整电路中时绿色LED发光二极作指示作显示稳压电源已送入整电路中
输入电源电源信号送入整电路中时候整电路已处工作状态时红外发射二极接收二极处导通状态形成回路时晶闸处关断状态面电路相关断状态计数停止红外发射二极接收二极中间物体挡住时候形成回路时晶闸关断极正导通时施密特触发器正弦波信号施密特触发器正弦波信号转换成方波信号方波信号输出CD4518编码器进行编码CD4518编码输出CD4511译码器外会编码送入输出电路中CD4511译码器译码显示记数值计数满必须外机械装置动作完成已装满袋子运走次计数工作做准备需外装置完成CD4518编码必须接出输出电路次工作做CD4518编码器面复位开关（S1）CD4518编码器进行编码周复始进行计数工作
反复实验证明次设计流量计数器完全应实际工业生产计数工作中
致谢
通次毕业设计明白学长期积累程工作生活中应该断学努力提高知识综合素质更懂科学技术纸谈兵学先进科学知识实际改变社会生产力改善生活方式生活更加便捷美
心总学会学会确觉困难较真万事开头难知道入手终做完种释重负感觉外出结：知识必须通应实现价值东西学会真正时候发现两回事认真正会时候真学会
次设计第次设计中间肯定存少瑕疵希位学老师予指正会加改正
参考文献
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[10] 张晓琴伍兵数字电子技术应项目训练[J] 重庆：西南交通学出 版社2008
附录1流量计数器电气原理图
附录2 流量计数器成品实物图
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