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CD4013芯片在提醒器上的设计和应用 - 全文

※发布时间:2018/1/13 22:41:46   ※发布作者:habao   ※出自何处: 

  随着社会的发展,提醒器在控制对象中的应用显得越来越重要。文章就提醒器所存在的问题进行了认线芯片对已有的提醒器进行了新的设计和应用,以提高提醒器在控制对象中的有效性和高效性。

  CD4013的每个触发器都有的数据、置位、复位、时钟输入和Q及输出,此器件可用作移位寄存器,且通过将Q输出连接到数据输入,可用作计数器和触发器。在时钟上升沿触发时,加在D输入端的逻辑电平传送到Q输出端。置位和复位与时钟无关,而分别由置位或复位线上的高电平完成。一个D有6个端子:2个输出,4个控制。4个控制端分别为R,S,CP,D。R和S不能同时为高电平。当R=1、S=0时,输出Q一定为0,因此R可称为复位端;当R=0、S=1时,输出Q一定为1,因此S可称为置位端;当R、S均为0时,Q在CP端有脉冲上升沿到来时动作,输出Q=D,即若D为1则Q也为1,若D为0则Q也为0。

  扬声器控制单元1由按钮开关、电阻和扬声器组成,当第2个人按压按钮开关时,扬声器发出声音或者放出预置的音乐,提醒第1个人有下1个动作;当按钮开关动作时,也同时向灯控制单元发出1个控制信号。

  气缸电磁阀控制单元2包括开关、气缸电磁阀等,当第1个人按下开关时,电磁阀的1个线圈通电,气缸动作使动作开始;当第1个人再次按下开关时,电磁阀的另1个线圈通电,气缸反向动作关闭;当开关动作时,也同时向灯控制单元发出1个控制信号。

  灯控制单元3至少包括2个灯,1个安装在后部,用于提醒是否有人按压按钮开关;另1个安装在第1个人前方的仪表板上,用于提醒第1个人是否有人按压按钮开关。

  CD4013芯片的第一种计数和复位连接原理如图1所示,工作原理如下:当按下开关K时,提醒器加电,电解电容器C充电时相当于短,引脚R为高电平引脚S为低电平,D1复位Q输出低电平,发光二极管D31、D32、D33熄灭,D1复位后处于计数工作状态。如果按压按钮开关SB,则扬声器控制单元1开始工作,扬声器SP开始鸣响,同时CP引脚由低电平变为高电平,D1发生翻转Q输出高电平,发光二极管D31、D32、D33点亮,这时确切知道下一个动作发生,其他人如果也想按压按钮开关SB,当他发现发光二极管D31或者D32处于点亮状态时,也确切知道有人按过按钮开关了,这样就会知道有动作发生了,自己不需要再次按压按钮开关SB了。动作完成后,按下开关SW时,气缸电磁阀控制单元2开始工作,后部开始动作,开关SW的一个回使电解电容器C放电,当再次按下开关SW时,电解电容器C充电,D1再次复位Q输出低电平,发光二极管D31、D32、D33熄灭,D1复位后再次处于计数工作状态。

  系统的D触发器可以选用CD4013双D触发器,也可以选用JK触发器或者其他功能相同的触发器。发光二极管可以根据实际需要选用不同颜色的发光二极管,也可以增减发光二极管的数量。

  CD4013芯片的第一种计数和复位连接原理的不足之处是:当第1个人按压按钮开关SB后,发光二极管D31、D32、D33点亮,当第2个人再次按压按钮开关SB后,发光二极管D31、D32、D33就熄灭了。

  CD4013芯片的第二种计数和复位连接原理如图2所示,工作原理如下:当按下开关K时,提醒器加电,电解电容器C充电时相当于短,引脚R为高电平引脚S为低电平,D1复位Q输出低电平,发光二极管D31、D32、D33熄灭,D1复位后处于计数工作状态。如果有1个人按压按钮开关SB,则扬声器控制单元1开始工作,扬声器SP开始鸣响,同时CP引脚和S引脚由低电平变为高电平,因为引脚S为高电平而引脚R为低电平D1置位,Q输出高电平,发光二极管D31、D32、D33点亮,这时第1个人确切知道下一个动作发生,其他人如果也想按压按钮开关SB,当他发现发光二极管D31或者D32处于点亮状态时,也确切知道有人按过按钮开关了,第1个人前面的灯已经显示着动作发生,自己不需要再次按压按钮开关SB了。动作完成后,第1个人按下开关SW时,气缸电磁阀控制单元2开始工作,后部开始动作,开关SW的1个回使电解电容器C放电,当第1个人再次按下开关SW时,电解电容器C充电,D1再次复位Q输出低电平,发光二极管D31、D32、D33熄灭,D1复位后引脚S为低电平而引脚R也为低电平,使D1再次处于计数工作状态。

  系统的D触发器可以选用CD4013双D触发器,也可以选用JK触发器或者其他功能相同的触发器。

  CD4013芯片的第二种计数和复位连接原理解决了CD4013芯片的第一种计数和复位连接原理的不足之处:当第1个人按压按钮开关SB后,发光二极管D31、D32、D33点亮,当第2个人再次按压按钮开关SB后,发光二极管D31、D32、D33仍然处于点亮状态,只有当第1个人通过开关SW关上后部后,发光二极管D31、D32、D33才熄灭。

  CD4013芯片的置位和复位连接原理如图3所示,工作原理如下:当按下开关K时,提醒器加电,电解电容器C充电时相当于短,引脚R为高电平,引脚S通过按钮开关SB与地线复位Q输出低电平,发光二极管D31、D32、D33熄灭,D1复位后处于计数工作状态。如果有1个人按压按钮开关SB,则扬声器控制单元1开始工作,扬声器SP开始鸣响,同时S引脚由低电平变为高电平,因为引脚S为高电平而引脚R为低电平,D1置位,Q输出高电平,发光二极管D31、D32、D33点亮,这时第1个人确切知道下一个动作发生,其他人如果也想按压按钮开关SB,当他发现发光二极管D31或者D32处于点亮状态时,也确切知道有人按过按钮开关了,那么第1个人已经知道动作发生了,自己就无需再次按压按钮开关SB了。动作完成后,第1个人按下开关SW时,气缸电磁阀控制单元2开始工作,后部开始动作,开关SW的1个回使电解电容器C放电,当第1个人再次按下开关SW时,电解电容器C充电,D1再次复位Q输出低电平,发光二极管D31、D32、D33熄灭,D1复位后引脚S为低电平而引脚R也为低电平,使D1再次处于计数工作状态。

  系统的D触发器选用CD4013双D触发器,也可以选用任何带有复位端和置位端的触发器。发光二极管可以根据实际需要选用不同颜色的发光二极管,也可以增减发光二极管的数量。

  CD4013芯片的置位和复位连接原理解决了CD4013芯片的第1种计数和复位连接原理的不足之处:当第1个人按压按钮开关SB后,发光二极管D31、D32、D33点亮,当第2个人再次按压按钮开关SB后,发光二极管D31、D32、D33仍然处于点亮状态,只有当第1个人通过开关SW打开后门之后,发光二极管D31、D32、D33才熄灭。事实上,电的D触发器工作在复位状态和置位状态,当有人按压按钮开关SB时D触发器工作在置位状态,当第1个人通过开关SW打开后门之后D触发器工作在复位状态。

  在设计中,基于CD4013的提醒器很好地达到了设计要求,当第1个人按压按钮开关SB后,发光二极管D31、D32、D33点亮,当第2个人再次按压按钮开关SB后,发光二极管D31、D32、D33仍然处于点亮状态,只有当第1个人通过开关SW打开后门之后,发光二极管D31、D32、D33才熄灭。

  CD4013芯片的第一种计数和复位连接原理中所使用的D触发器只工作在计数状态,只要有人按压1次按钮开关,D触发器就翻转1次,这样发光二极管的亮灭与按压的次数有关,奇数次发光二极管亮,偶数次发光二极管灭。CD4013芯片的第二种计数和复位连接原理和CD4013芯片的置位和复位连接原理中所使用的D触发器工作在复位状态和置位状态,很好地解决了发光二极管的亮灭与按压次数有关的问题。

  系统中使用的发光二极管也可以采用隐藏式设计,将发光二极管隐藏在按钮开关外壳内部,在正对应发光二极管的外壳处印有相关文字,如“已经有人按过”等等。

  系统也可以采用以单片机为核心的最小系统来设计,系统的硬件组成将更加简单,在实际应用中可以直接使用控制对象上现有的微控制器,如语音报站器中的微控制器等,相应提醒器中的灯也可以采用LED点阵或者小型液晶显示屏等等。

  

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