易拉罐饮料计数自动化的模拟装置(年赛题)

1．题意

在赛场提供的器材中，选取必要的元件，设计、制作能模拟饮料易拉罐自动计数且数显计数量的装置。生产单位常采用加下红外自动计数装置，将装有饮料的易拉罐放在马达带动的传动带上，在传动带运动的过程中让每个易拉罐依次同一方向地穿过红外发射、接收系统，形成计数脉冲，然后计数脉冲经电路加工、计数，再数显易拉罐计数结果，就知道其生产量。

限于赛场条件，不可能每位参赛者面前提供马达传动的易拉罐，只能模拟。故要求将红外发射、接收系统安置在作品的万能板上，二者保持1cm以上的距离即可，用VIP(或身份证)卡片先插入随即抽出红外发射、接收系统中，卡片的一进一出表示有易拉罐一个一个地穿过红外线，于是在电路上同样可形成计数脉冲。

要求是，作品完工后，能按如下流程演示功能: 作品接入电源，电源指示灯(绿灯)亮。手动清零，显示“00”。模拟易拉罐传动形成计数脉冲，计数脉冲指示灯(黄灯)闪亮。。随着模拟易拉罐穿过红外收、发系统的次数渐增，计数器计数渐增，显示器依次显示01、02、03、……10、11、12、13、……20。一旦计数达20，计数脉冲形成电路便停止工作。此后没有计数脉冲输出，计数脉冲指示灯不再闪亮，显示器也停止在“20”，无论红外系统内有否物件穿插，始终显示“20”不变，表示此时计满一箱。要继续计数，必须先清零，显示“00”，方可开始新一轮计数，直至显示“20”，表明又计满一箱。作品必须能如此往复工作。

2．实训电路

实训电路如图10－25所示，电路中VDT为红外发射、接收装置，彼此相隔至少1cm的距离，可容卡片(如VTP卡片)插入、拔出，4N25为光耦合器件。

3．电路工作原理

①计数脉冲的形成，易拉罐的计数以其先进后出红外装置形成一个计数单位，模拟时，以卡片先进后出红外装置作为一计数单位。卡片进入，VT1输出高电平，卡片出使VT1输出低电平，这一过程形成正脉冲作为计数脉冲。

②平时，无卡片插入VDT，NE555的②、⑥脚为高电平，则③脚输出低电平，三极管VT1截止，其集电极为高电平。开始计数前，按下手动按键，使心、心的⑤脚得高电平复位，二个数码管显示“00”。当将卡片插入VDT时，NE555的②、⑥脚为低电平，③脚变为高电平输出，LED2得电发亮，表示有脉冲输入。同时VT1导通，集电极输出低电平，当卡片从VDT中抽出，则VT1的集电极恢复高电平，这就在VT1从低电平恢复为高电平的过程中便产生了一个正脉冲，这一脉冲加至计数器配的CP端，二个数码管显示器显示为“01”，接着依次将卡片插入、抽出……，则显示器亦依次显示“02、03、…10、11、…20”，表示计数装置已计满20，不再接受计数。若还要计数必须先手按复位键清零，显示“00”后，方可继续从01至20计数。表示每次计数20个易拉罐为一箱。

4．元器件选择及涉及的单元电路

(1)核心芯片: LM7809; NE555; CD40110; 4N25。

(2)LM7809直流稳压电源的制作。

(3)NE555施密特触发器的制作。

(4)CD40110计数芯片的应用。

(5)光耦合器4N25的应用。