通道计数器设计
一． 课题名称：通道计数器的设计
二． 内容摘要：
通道计数器在现在来说是一个很普遍的器件，其工作原理也比较的简单，对我们学生来说设计一个简易的通道计数器是可行的了。在一些环境领域下，需要使用到通道计数器，对进出人数进行统计，加减等。本次实验是设计一个红外线对射式通道计数器。利用cd4069芯片对红外接收管接收到的信号进行处理，再利用74ls74芯片对信号进行锁存，利用cd40110芯片的加减计数功能接通数码管实现加减计数的显示。
三．设计指标(要求)
（1）能够对通道内进出的人数进行统计；
（2）当有人进入时自动加一，反之自动减一；
（3）有效作用距离 〉20cm；
（4）至少一位数码管显示。
四．方案选择与系统框图
方案选择：
方案一：用两对红外管判断进出，进则加一出则减一，采用CD4069反相器与74LS74双D触发器触发电路，用CD40110进行加减脉冲计数，并用数码管显示。
方案二：用两对红外管判断进出，进则加一出则减一，放大整形部分采用LM342同相放大，采用LM342构成的比较器整形。采用CD40110进行加减脉冲计数，并用数码管显示。
本次设计我们小组采用方案一。
系统框图：如图（1）
五．各单元电路设计、参数计算和元器件选择
元器件选择：
（1）CD4069（图2）
（2）74LS74（图3）
（3）CD40110（图4）
（4）红外发射和接收二极管（2对），
（5）电阻（220Ω两个，200KΩ两个，2KΩ两个）
（6）电容（100U两个，105一个）
（7）数码管（共阴一个）
各单元电路设计、参数计算：
（1）发射电路：直流驱动红外线脉冲。当红外发射管呈低电阻，而红外接收管是反向工作的，所以接入电源后呈高电阻，此发射电路就是利用他们的高阻特性，使得输出端在有红外和无红外光的情况下呈现出一定的高低电平，对后面好进行处理。发射器发出的红外光信号进入接收管变为电信号，在发射接收端注意由于外光线引起的干扰，将接收管用黑色的胶布包裹增强抗干扰的能力。
发射和接收装置器件的选取。由两对红外发射和接收二极管组成，又由于工作电压是+5V，需用电阻220Ω与发射二极管串联；接收二极管所需电阻很大，故用200KΩ的电阻与之串联。
（2）信号处理器。信号处理器由芯片CD4069来处理。CD4069是一个反相器，并且有施密特特性，使得输出脉冲信号的波形跟输入脉冲信号的波形相位相反，故能很好得将经过的信号处理整形。
（3）锁存器。锁存由74LS74芯片来处理。74LS74是双上升沿D触发器，构成双T’触发器，当来一个时钟脉冲时，Q端便由0到1的翻转送出上升沿计数脉冲为CD40110计数提供可靠脉冲。其中两个T’触发器构成互锁电路，实现了对有人进还是有人出的方向判断。
（4）加减计数和译码器。由于CD40110既是计数器又是译码器，故加减计数和译码由CD40110芯片来完成。当CPD端接高电平“1”时，芯片进行减1操作并译码；当CPU端接高电平“1”时，芯片进行加1操作并译码。
（5）数码显示。数码管需要的是共阴数码管，准确反映前一器件所译码出的数。又由于电源电压是+5V，需串联接电阻来限流，阻值为2KΩ。1795