红外遥控灯的设计
学院：物理与信息科学
班级：07电信一班
姓名：邓育斌
学号：271060109
【摘要】本设计以555定时器接成的单稳态触发器，用来控制一个20进制的计数器，让其在确定的时间内计数红外接收器接收的脉冲个数。并且根据在既定的时间接收到的信号个数，经过D触发器控制灯的开与关。
【关键字】555定时器 计数器 D触发器
正文：
系统设计
一、方案选择
a) 定时部分
方案一：采用信号发生器。信号发生器可以产生各种标准信号波形，用高低电平来控制后续电路。用起来简单，易于实现，但是不够灵活，只能固定单一的周期。
方案二：采用555定时器。用已经封装好的555模块，输入两个信号控制输出，使之产生我们需要的信号波形。已封装好，故易于启用，输出信号灵活，需要两个输入信号控制输出，稍显复杂。
方案三：采用555定时器接成的单稳态触发器。在封装好的555定时器的基础上，外加部分电路，接成具有单稳态的触发器得到我们需要的波。电路简易，输入信号脉冲触发，输出暂稳态持续时间自由控制。
所有，我们选择第三个，作为定时部分实现。 b) 计数器部分 方案一：采用74LS160整体置零法设定。两片16进制的74LS160整体置零法设定20进制计数器。器件为我们熟知的，置零法让复位与进位端分开，分开控制计数部分和后续控制电路。 方案二：采用74LS160整体置数法设定。两片16进制的74LS160整体置数法设定20进制计数器。在熟悉的器件下，进位输出与复位键在一起，节点必定增多。
方案三：采用74LS161设定。两片10进制的74LS161整体置数法或者整体置零法接成20进制计数器。难易程度与上两种方案无太大差异。 所以，我们选择采用74LS160整体置数法接成20进制计数器。 c) 控制灯接通或者断开部分
方案一：采用电压（电流）控制开关。四端口的输入端达到既定的值时，输出端输入一定值的电压（电流），以达到控制后续电路的作用。电压（电流）控制开关
方案二：采用晶体管放大电路。晶体管将前级电路的电压（或者电流）放大，以得到后级电路所需要的值。可调空间比较大，但输出是连续的信号，对于要求快速跳变的电路，未必能达到要求。
方案三：采用D触发器。使第一片D触发器的D端都接入高电平，使触发器处于翻转状态。当计数器的进位输出信号做时钟信号时，每次有进位脉冲都会使D触发器的输出端在原状态下，出现翻转，第二片D触发器的Q’端接入D端，使之处于锁存状态，在555定时器的低电平到来时复位。并持续到下一个信号来临。
所以，方案三最适合本设计。
二、总体设计
根据题目的要求，经过仔细分析，充分考虑各种因素，制定了整体设计方案：输入信号在定时模块固定的时间才能进入计数器，在信号不能通过时计数器也被清零；在记数模块达到要求时触发灯的开关，达到控制的目的。综合连接实现接收到红外信号并控制灯的开关的功能。其系统如图1所示
Vi为红外接收头接收到的信号，与定时的信号一起经过与门中输入计数器，当定时器为高电平时计数器开始计Vi的脉冲个数，当个数达到20或者大于20时，进位输出触发控制开关，控制灯的亮或灭；一秒种之后定时器转为低电平，Vi不能输入，同时计数器清零。下次再有脉冲信号过来时重复上过程。
三、各个模块具体实现原理说明
1）定时部分
以555定时器的ui2端作为触发信号的输入端，并将由TD和R组成的反相器输出电压uoD接至ui1端同时在ui1对地接入电容C，就构成了如下图所示的单稳态触发器。4号线为输入信号，13号线为输出信号。
输出脉冲的宽tW等于暂稳态的持续时间，由以下电路图可知，tW等于电容
2在充电过程中从0上升到VCC所需要的时间，即：
3tWRClnVCC01.1RC 如图，R=910M欧，C=1nF，故设置的脉2VCCVCC3冲宽度为1秒。（C1是用于抑制高频噪声的，对电路无影响）
2）计数器部分
如图，将两片16进制的74LS160以并行进位方式连成整体置零式的20进制计数器。当电路计入20个脉冲后门U3输出输出变为低电平，第29个脉冲到达后跳变成高电平。
555定时器接成的单稳态电路的低电平加接入CLR使之清零
3）控制开关
如下图，用两片D触发器接收自计数器的进位输出端输出的信号。对于第一片D触发器，D=1，则CLK变为高电平后触发器置成Q=1，CLK回到低电平后保持。对于第二片D触发器，Q*接入D端，第一片的输出信号作为时钟信号，第二片将保持着第一片的输出不变。第二片的Q作为输出接到灯的正极
555定时器接成的单稳态电路的低电平加以反向后接入RESET使之清零。
四、测试调试及测试结果
将三大模块接到一起，并加以调整，进行仿真。
1、测试工具 信号发生器 示波器
2、仿真波形
555定时器的仿真波形：
计数器设置为20进制后，输入30Hz的信号的计数波形
总体设计图如下：
总结
经过多日努力，我的设计基本完成了题目的要求，由于仿真器件的限制，可能效果不是非常理想。本次设计是我们第一次自己设计一件产品，极大的锻炼了我们各方面的能力，虽然我们遇到很多困难和障碍，但是合作与努力，困难与希望并存。通过本次设计，我们深刻体会到共同协作和团队精神的重要，也强烈的意识到课本知识与实际相结合的重要性。我们将继续努力争取更大的进步。 【参考文献】
1、阎石.《数字电子技术基础》（第五版）.高等教育出版社.2006年
2、华成英，童诗白.《模拟电子技术基础》（第四版）.高等教育出版社.2006年
