實驗室簡易考勤機設計
報 告目錄 摘要
一．任務設計
二．方案論證
2.1訊號發生部分
2.2．訊號判別部分
2.3 計數顯示部分
3．總體方案
3.1 工作原理
3.2 總體設計
4．系統硬體設計（單元電路設計及分析）
4.1訊號採集電路
4.2脈衝產生電路以及復位電路
4.3 計數顯示電路一（當前人數）
4.4 計數顯示電路二（進門總人數含定時作用）
五．總的工作流程圖
六．總的電路圖
七．總結
摘要：計數器在人們日常生活中的應用越來越多，已成為不可或缺的必須品。本文介紹了一種由數位電路來實現的紅外計數器，考慮到僅需要解決中的增減問題，實現考勤的功能，不考慮其他的複雜情況，因此設計的比較簡單，本文所設計的計數器紅外反射方式，同時採用lm567（鎖相環電路音調解碼器）調製訊號與接收訊號，因此電路具有一定的抗干擾，可靠性和靈活性。
此計數器還可以用在對於流水線產品及來往客流的自動計數，有著非常現實的意義。
關鍵字：自動計數鎖相環電路紅外
一．任務設計
1.·應用普通中小規模積體電路晶元設計乙個記錄實驗室實驗人數（兩位數0~99以內）的電路。
2．基本要求：
（1）電路能判斷人員進門與出門，在有人進門或出門時用不同的指示燈指示進門和出門，自行設計檢測人員進出的訊號感測器電路。
（2）能夠實時統計進入實驗室的人數及當前實驗室內的人數，並用數碼管分別顯示出來。
（3）統計誤差不超過一人。
（4）電路要有一定的抗干擾措施
3．發揮部分
在基本要求基礎可自行發揮使功能更全面，抗干擾更強。
4. 創新部分
1 訊號調製
2 定時計數
3 按鍵功能控制
二．方案論證
2.1訊號發生部分（基於功能需要，至少需要兩個發射與接收裝置，本文用到兩個）：
方案一：訊號的發生採用雷射來進行發射與接收，採用遮光式來實現計數功能，此法優點在於光線方向性好，兩個訊號發生於接受頭之間相互干擾可以最大限度的減少。但是雷射裝置複雜，光線可見。
方案二：訊號的發生與接收採用紅外線（紅外二極體和光電二極體），也採用遮光式計數，如果光線被擋住，就往後面電路產生乙個計數脈衝，此法簡單方便，而且光線不可見，保密性，對外界的干擾性很小。但是缺點也很明顯，自身的抗干擾能力很弱。
方案三：訊號的發生與接收仍採用紅外線，但是採用反射式計數，即如果光線被反射回到接收頭，則往後電路產生乙個計數脈衝。同時電路使用lm567（鎖相環電路音調解碼器）進行訊號發生時的調製與接收，是的電路的抗干擾能力大大增強。
基於以上原因以及實際考勤中裝置的安裝簡易性，我們採用了方案三。
2.2．訊號判別部分(根據實際情況，能從訊號發生部分送來的訊號區分出是進門還是出門)：
方案一：採用多個d觸發器，實現進出門的判斷，考慮到進門情況的複雜性，得從多種異常情況中選擇出正常的進門和出門訊號，即要排除此人在門口被光線檢測到但並沒真正進門，出門也一樣，所以得採用7個d觸發器。電路比較複雜。
方案二：任務要求簡易計數，因此摒棄方案一中的那些複雜情況，採用乙個雙d觸發器就可，同時為了防止漏檢，再加上一塊雙d觸發器來快速的對電路實現清零，準備下次的檢測。
基於簡便性和可實現性，選擇方案二。
2.3 計數顯示部分
因為要實現0~~99的計數，所以要兩片計數器：
方案一：採用四片163 計數器，每兩片一組，分別實現實時統計進入實驗室的人數及當前實驗室內的人數的功能，然後外加解碼電路，再把計數訊號送到數碼管上顯示出來，此法思路清楚，但是電路搭起來很麻煩，可能還得加入鎖存電路，而且減計數實現起來複雜。
方案二：採用整合晶元cd40110，此晶元功能很強大，將加數，減數，鎖存，解碼功能集合成一體，非常方便的實現了本文所要求的功能，另外在配套使用共陰數碼管來顯示計數資訊。
綜上選擇方案二。
2.4 電源模組
方案一：採用乾電池作為系統的電源，使用乾電池需經常換電池，不符合節約型社會的要求。
方案二：採用200w/12v、5v直流穩壓電源作為系統電源，不僅功率上可以滿足系統需要，不需要更換電源，並且比較輕便，使用更加安全可靠
基於以上分析，我們決定採用方案二
三．總體方案
3.1 工作原理:
一共用的兩個發射與接收頭，，另乙個同樣產生乙個特定頻率f2的訊號，如果有人反射回了訊號，從lm567的3腳引入晶元，若訊號在lm567的頻率內，則晶元的8腳電平發生變化，產生訊號，同理另乙個頭也是相同的原理，兩個頭共同完成進門和出門的判斷。
3.2 總體設計
四．系統硬體設計（單元電路設計及分析）
4.1訊號採集電路
採用lm567和兩個光電感測器以及其他器件組成訊號採集部分的電路
發射接收頭一：
發射接收頭二：
如上圖所示lm567 的5腳和6腳所接的電容和電阻決定了振盪頻率
。訊號通過乙個電壓跟隨器，再通過三極體放大調製到紅外發光二極體上，發出一定頻率的紅外訊號，若有人擋住紅外光，使其反射到紅外光電二級光上，則訊號通過乙個放大電路耦合到lm567的3腳，若3腳收到的訊號頻率與lm567上本身的頻率一樣，或相差在一定範圍內，則lm567的8腳輸出電平發生變化，由高平變為低電平，然後經過乙個反相器輸出。後面的電路通過此電平的變化來判別訊號型別。
4.2脈衝產生電路以及復位電路
如上圖，感測器傳來的訊號經過上面乙個雙d觸發器來產生10（進門）和01（出門）的脈衝訊號 d3和d4作為兩個指示燈。
下面的雙d觸發器主要是來對上面的雙d觸發器復位，當乙個人一進門時反射回探頭1發出的光線時，訊號1送到上面的d觸發器cp1乙個上公升沿產生（10）進門訊號，當此人離開探頭1是，訊號1'產生上公升沿到下面的雙d觸發器，q1變為高電平，此高電平送到上面的雙d觸發器的r1上產生復位訊號，準備對下乙個進門的人進行檢測。同時下面的雙d觸發器根據實際情況通過rc電路充電過程自身進行復位。出門情況同上。
這樣能夠很好的防止漏檢。
4.3 計數顯示電路一（當前人數）
如上圖，有前面的進製訊號和退位訊號引入到計數晶元cd40110，總共有兩塊晶元來完成0到99的計數，cd40110的cpu位來乙個上公升沿，計數值加一，cpd位來乙個上公升沿是計數值減一，同時cd40110裡面整合好了鎖存，解碼電路，因此如圖和共陰數碼管一塊完成計數顯示功能。電阻r，c保證在電源接通時對計數電路實現清零復位。
4.4 計數顯示電路二（進門總人數）
顯示進門總人數（包含定時器電路）
如圖和計數顯示電路一功能一樣，只是此電路只用來計數總的進門人數，因此只需引入進製訊號即可。另外在計數電路下面加入乙個555定時器，來實現一定的定時功能，定時時間t1.1*rc。
正常情況下，s3開啟，s4，s5接通右邊，正常計數，當s4接通左邊是，555的3腳輸出的高電平連線到計數器的使能端，此時，當s3按下，3腳立即變為低電平，s3抬起後，開始計數t時間後，555的3腳由低電平重新變為高電平，此時計數器停止計數。
其中開關s5只起鎖存顯示資料的作用。
五．總的工作流程圖
在完成基本電路要求以外，還增加了定時計數功能，就是在一定的時間段內統計並顯示當前教室的人數，以及進入教室的總人數。
六．總的電路圖
七．總結
通過這次電子設計大賽，我們都收穫了很多，積極地去圖書館查資料，然後很認真地研習已有的例子，同時有老師的指導、團隊的協作，最終有了以上的結果。實現考勤機有很多方式，但是在設計的過程中要綜合各個方面的因素來選擇最優方案。比如，盡量使用種類少的晶元；使用較人性化的設計，考慮到實際中的需要，比如在計數時考慮到兩個人想跟很近，所以設計了迅速清零的電路；考慮到雷射對人體有傷害且不具隱蔽性，所以設計使用紅外線等等。
這些都是我們在這次參賽過程中的學到的。而且也很好的培養了我們堅持不懈，團結合作的精神，讓我們在以後的生活中能愈煉愈精。
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