產品流水線自動計數器

產品流水線自動計數器電路：

備註：若覺得上面電路太大看不清楚，可通過個人網站，搜索本例電路來下載高清pdf版本。

電路功能介紹：

在產品流水線上，本例電路可實現對經過流水線的產品自動計數，計數值用數碼管顯示出來。

電路分解：

本例電路是一個純數字式的電路，可分為三個部分：

一是由兩個紅外反射式光電感測器組成，檢測物體的移動方向；

二是由D觸發器CD4013組成，對光電感測器檢測到的物體，發送一個脈衝出來；

三是由四塊CD40110組成的計數，解碼，鎖存以及驅動顯示電路。

整個電路工作過程：

電路中U2，U6為兩個紅外發射式光電感測器，類似前面的實例電路中ST188，紅外發光二極體和光敏晶體管成35度的夾角封裝在一起，交點在距感測器5到8mm處。

工作時，光電感測器的紅外發光二極體發射紅外光，檢測前方是否有物體。若前方沒有物體，發射出去的紅外光沒有發射回來，則光敏晶體管處於截止狀態。若前方有物體，發射出去的紅外光被物體發射回來並被光敏三極體所接收使其導通。

CD4013的各點工作電位變化如下：

備註：對CD4013邏輯不理解的，可查看：D觸發器模擬按鈕自鎖開關中的講解。

1.在靜止狀態下，流水線上沒有物品時，光電感測器U2，U6都輸出低電平，則CD4013的D=0，RD=1，CP=0，那麼CD4013的輸出Q=0；這是整個電路的初始狀態，為產品自動計數做準備。

2.當有產品經過光電感測器時，且方向是下圖所示，從左至右運動時，那麼U2會先檢測到物體，使光電晶體管導通，輸出高電平，經兩級反相器後，輸出至CD4013，則CD4013各點電位變化如下：D=1，RD=0，CP=0（此時U6還沒有檢測到物體）。當物體繼續向右運動經過U6時（同時也在U2的範圍內），U6同樣被觸發輸出高電平，使CD4013的CP端輸入一個上升沿的脈衝，這樣CD4013的輸出Q=D=1。

CD4013輸出計數脈衝至CD40110，其中按鍵S2為加1按鍵，S1為減1按鍵。其按鍵功能受CD40110引腳功能控制，其引腳功能如下：

CPU為加計數時鐘輸入端，輸入正脈衝時做加1計數；CPD為減計數脈衝端，輸入正脈衝時做減1計數。晶元電路內部有一個時鐘信號預處理邏輯，因此當一個時鐘輸入端計數工作時，另一個時鐘輸入端可以是任意狀態。

C0為進位輸出端，在做加法計算時，每計滿10個數之後，從C0端輸出一個進位正脈衝。一般級聯時，連接到下一個晶元的CPU端。

BO為借位輸出端，在做減法計算時，每計滿10個數之後，從B0端輸出一個借位正脈衝。一般級聯時，連接到下一個晶元的CPD端。

LE為鎖存控制端，CT為觸發器控制端，當CT=1時，計數處于禁止狀態，R為清零複位端。

下圖為CD40110的功能表：

結合我們的原理圖可以看出，LE,CT都為低電平，R初始狀態也為低電平，做好了開始計數的準備。

當按下加一按鈕S2時，CD4013輸出的高電平連接到U1的CPU端，做加1計數。

當物體從U2至U6向右移動時，計數器就會加1（上面的分析過程），當物體慢慢退出U2的檢測區時，CD4013的各點電位又恢復成D=0,R=1，則Q=0。恢復成初始狀態，為下一次的觸發做準備。

但是，假如當第一個物品還沒有退出U6的檢測區時，第二個物品就已經到了U2的檢測區範圍內時，計數器也不會做加1計數，因為此時CD4013沒有能夠觸發的上升沿過來，所以CD4013的Q不會輸出正脈衝出來。

本例電路可計數至9999，當數量超過9999時，按下S3清零按鍵，使所有的輸出都恢復成0000。

從上面的分析可知，只有在這兩個光電感測器都輸出高電平時，才會做加1計數，這樣可以有效的防止計數器誤動作。

注意：

在實際製作時，要注意調整兩個光電感測器的距離，使該距離略小於一個產品的長度即可，即要保證能同時觸發兩個光電感測器。

假如，物品不按照從左至右的順序移動，反過來從右至左移動時，計數器會不會計數？

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