电子售票员实验电路

  作者：张永明 目前无人售票车逐步增加，及时统计上车人数，刷卡人数、投币买票人数，电子售票员是很需要的。电子售票员的任务是：乘客进出门统计、刷卡统计、售票按钮；把信息分别送到两组十进制可逆计数器中，最大计数容限是99(如有需要，可进一步扩展)；然后经过译码驱动七段LED数码字显示。也可以驱动LED大数码字或语音报数装置。本文介绍的是演示板。IC卡刷卡过程只是检测有一张非接触IC卡靠近的事件，没有真正读卡，不会把卡内金额减除。对两人并行上车的统计误差问题还有待于解决。原理框图如下图所示。 　　乘客进出门统计红外接收采用一体化红外接收头NB0038，其中心频率为38..0kHz，外壳为环氧树脂封装提供一个红外滤光器，可防止自然光的干扰。内部含有：光电检测和前置放大器，输出数字电平可直接驱动TTL或CMOS电路。为了防止对细小物品如女孩的辫子、扁担、背包带等物品进入错误计数，设计两个或多个发射头错开一定距离水平排列，红外接收头只要被一个头照射就动作，从上图可以看到。这样凡是只有半影没有全影的情况就不被计数。只有人进出时才会被统计。如何区分进门、出门的。下图是一个相位检测器。NB0038是反相输出的，有光照时输出为低，有人进入，没有光照时输出为高。传感器S1，S2输出波形为VS1，VS2，因为放置时的错位，进门时，靠门的S1先被挡住光，波形为①，出门时，S2先被挡住光，波形为下图中②。
　　把VS1、VS2分别送到两个D触发器的CD端和CLK端，复位端CD是低电平有效。信号①对触发器2分析如下：
　　●有光照时VS1、VS2都是低电平，触发器2处于复位状态，输出都是低电平；
　　●VS1=1，先退出复位状态，这时输出还是低；
　　●时钟VS2=1，触发器动作，由于数据端D接高，输出高，这种状态延续下去；
　　●复位信号VS1 =0，输出低；
　　●时钟VS2由1变0，对触发器不起作用输出不变。因为触发器只对时钟的上升沿，从低变高有反应，对下降沿，从高变低没有反应。同时因为复位信号为低输出不会变。波形见下图中③。
　　信号①对触发器1分析如下：
　　●有光照时VS1、VS2都是低电平，触发器1处于复位状态，输出都是低电平；
　　●时钟VS1=l，因为是复位状态，时钟不起作用，输出还是低；
　　●复位信号VS2=1，由于没有时钟VS1的上升沿，原来输出低的状态延续下去；
　　●时钟信号VS1=0，对触发器不起作用输出不变还是低；
　　●复位信号VS2=0，输出低。波形见下图中⑤。
　　同理可以推出，信号②作用下，触发器1输出⑤，触发器2输出④。 十进制可逆计数器的工作过程。
　　40192(74HC192，74LS192)是可预置的BCD加减法同步计数器。内部由4个时钟同步操作的D触发器和控制门组成。4个触发器状态的变化是同步进行的，4个输出端状态跳变没有时间差别，而异步计数器是上一级翻转推动下一级，延迟逐级累加。Ql0要比Q0晚10个延迟。应用于译码器会有毛刺。同步计数器不会有此问题。4位二进制计数器的状态是0000,0001---．1111，0000共16个状态，而BCD计数器的状态是0000,0001...0111，1000，1001，0000共10个状态。内部的控制门有两大作用：
　　①进位链控制，到1001后下面就进位，变成0000。
　　②同步时钟，把某触发器该不该翻转的条件在时钟来之前准备好，时钟一来同时翻转。
　　例如现在状态是1001，打开第0、第3个触发器，当外时钟一来就一起由1变0。而第1、第2个触发器的时钟关闭，外时钟来时不动作。这种进位条件也提前送到下一个192做到多级同步。当预置位PL为低时，与时钟同步把DO—D1数据送到Q0—Q3。我们不用可预置功能，PL接高。做成加减功能的可逆计数时要用两个时钟，CU和CD(下降沿有效），其相互关系是其中一个由高变低时，另一个必须为高，平时两个时钟输入都应该是1。正好和波形③④⑤相反，我们用D触发器的反相输出端Q接192。两级计数器级联的方法是前一级的TCU/TCD分别接下一级的CU/CD。当清零信号CR为高的时候，所有的计数器状态都回到零。CU加法计数时钟，输出从0-直加到99，超过99回到0，CD减法计数时钟，输出退回一个数。如果原来加到50，CD来一次，输出为50-1=49。   　　译码正示电路
　　常用的译码显示驱动电路有74LS47(247)和4511两种，前者适合共阳极数码管，后者适合共阴极数码管。
　　从显示6，9的字形来说74LS247比较好看。多位数字显示可以用动态扫描方式，本设计只用2位，静态显示比较简单。4511的输人为AO～A3，输出为Ya，Yb，Yc，Yd，Ye，Yf,Yg分别接七段数码管的相应端，中间的限流电阻是必不可少的。每段电流5～10mA，每个字约40mA为宜。4511’的输出高电平为电源电压减0.9V，数码管负载电压为1.6～2V限流电阻R=(VCC-0.9-2)/5mA=420Q。电阻取390Ω。4511有一个测试端LT和一个消隐端BI，也就是全亮全熄控制端，前者为低，显示8，后者为低，不显示。本设计不用这两个输入端，统统接高。芯片有一个选通端LE，用以锁存输入的数据，如果LE由0变1，输入A0~A3的新数据不能进入译码器，输出不变。本设计不用选通，LE接O。
　　红外发射电路
　　NE555接成无稳态多谐振荡器，里面的比较器以电源电压的1/3，2/3控制输出翻转，定时精确。C79放电到2，6脚=1/3Vcc时，7脚为高(OPEN)3脚输出高电平，Vcc通过R73+W71对C79充电。经过0.693(R73+W71)C79时间，脚升到2/3Vcc，这时，发生翻转，3脚输出低电平，7脚对地导通，C79经过W1放电，经过0.693×W71×C79时间直到2,6脚=1/3Vcc止周而复始。调整W1使频率刚好为39kHz。NE555的3脚驱动能力很强，取R72=330Ω，低电平电流驱动达20mA以上。 　　读卡器电路
　　L81和C81串C82构成LC谐振回路，频率为Fosc=l/2π、&raDIC;LC。约为11MHz。由于R83的存在，回路Q值不高。C81、C82分压正反馈，形成电容三点式振荡器。当IC卡内的10.56MHz谐振回路接近L81时，由于振荡牵引作用。振荡频率由11MHz降低向10.56MHz靠近。
　　频率→0.9→10.8→10.7→10.6→10.56。281为调频机的陶瓷滤波器，谐振频率10.7MHz型号LT10.7MA5A10(带宽280kHz(S2Al0带宽230kHz也可用，效果不如A5)当无IC卡时，281输入100~200mV，输出10—20mV有无IC卡时，281输入不变频率降低，输出50—100mV甚至更高。用金属片接近L81时，线圈电感降低，振荡频率升高。振荡频率更低。VT82放大约5倍，C85，D81，D82构成倍压检波，在C86上得到直流信号电压。调L81的移动半圈，使至少有卡比无卡大1倍，最佳状态可达有卡比无卡大10倍。
　　W81产生比较电压，调到无卡和有卡直流电压的中心点，如有卡0.5v无卡0.1V，调到(0.1+0.5)/2=0.3V。
　　U81A有卡输出低，无卡输出高。C87、R91构成微分电路，不管刷卡时间长短，都只有一个窄的负脉冲。U82A、B构成单稳态电路，总是输出0.5s等宽脉冲，启动U82C、D构成2kHz多谐振荡器，发出“嘟一”的提示音。刷卡信号从U82A输出。