关 键 词：

手机 遥控 电路设计

资源描述：

手机遥控电路设计,手机,遥控,电路设计

内容简介：

河南科技学院本科生毕业论文（设计）成绩评定表学生姓名陈都习院（系）机电学院专业应用电子技术教育论文（设计）题目指导教师评语及评分指导教师评语：该设计有一定独特见解，能广泛应用于广泛本专科院校毕业答辩当中，有其独特的实用价值和经济价值；论文结构严谨，逻辑性强，论述层次清晰，语言准确，文字顺畅，并能简明扼要、重点突出地阐述论文的主要内容，能准确流利地回答各种问题；实物演示功能成功，并能讲解使用方法和注意事项。指导教师评分_ 指导教师签字：_ 年 月 日（指导教师用）河南科技学院本科生毕业论文（设计）成绩评定表学生姓名陈都习院（系）机电学院专业应用电子技术教育论文（设计）题目手机遥控电路设计评阅教师评语及评分评阅教师评语：该设计有一定独特见解，能广泛应用于广泛本专科院校毕业答辩当中，有其独特的实用价值和经济价值；论文结构严谨，逻辑性强，论述层次清晰，语言准确，文字顺畅，并能简明扼要、重点突出地阐述论文的主要内容，能准确流利地回答各种问题；实物演示功能成功，并能讲解使用方法和注意事项。评阅教师评分_ 评阅教师签字：_ 年 月 日（评阅教师用）河南科技学院本科生毕业论文（设计）开题报告题目名称 模拟跳绳机的设计与研究 学生姓名陈都习专业应用电子技术教育学号20050324206指导教师姓名田泽正所学专业 农机化职称教授完成期限2009年2月16日至2009年2月27日一、选题的目的意义1.跳绳在90分钟内,相当与骑4.5千米的自行车，在23分钟内游泳637米，跳绳是一种以四肢肌肉活动为主的全身运动，它不仅有利于发展腿部、上肢、腰部肌肉的力量，提高灵敏性、协调性、耐力等身体素质，还可以加强血液循环，促进体内新陈代谢，提高神经系统的协调配合能力。2.跳绳的作用:跳绳花样繁多，趣味浓厚，运动量可以根据动作繁简和速度快慢来调节，是一项男女老少皆宜的运动项目。跳绳对于发展人体的灵敏、速度、弹跳及耐力等身体素质有良好的作用，尤其可以促进少年儿童的身体发育。3.跳绳不但有助于发展身体素质和身体发育，而且还有可以健脑。人在跳绳时身体以两腿的弹跳和双上肢的摇动为主，可以增加脑神经细胞的活力。跳绳时各种复杂的动作能够使大脑皮层的分析与综合机能得到提高。跳绳是一项简单易行、不用特别场地、花一点钱就可以练习的运动项目。据测定统计，跳绳15分钟，相当于单打31600米。二、国内外研究现状计数跳绳：自动记录跳绳次数，使用简单方便，完全不用自己再数数；手柄部分有舒适柔软的EVA保护，有五彩透明PVC绳和五彩棉绳两种绳子，柄用原料ABS生产，品质保证；计数器使用寿命在100000次以上。适合电信、服装、医药、通讯、保险等行业做促销赠品。另外,跳绳的手柄均可印制客户LOGO和广告。 此跳绳均采用德国进口PVC生产，绳体透明度好，低温下不变硬，能继续保持柔软。 此外还有：音乐计数跳绳；水晶跳绳；彩虹跳绳；卡路里跳绳。三、主要研究内容1“模拟跳绳机”是采用灯光按一定的规律扫描，代替传统的手动摆绳，并伴有绳着地时发出的响声，同时有音乐伴奏，只要有人进入跳绳区域，跳绳机自动开始计数，如果该跳起来时没有跳起来，脚挡住了模拟摆绳的光线，跳绳机会自动停止工作，显示出你错跳的次数。也可以设置为，当脚挡住了光时，跳绳机不停止工作，但记录脚挡光的次数。模拟摆绳频率连续可调，也可选择摆绳频率由慢到快连续变化的摆绳模式。2.“模拟跳绳机”设计时，采用光电传感器，无触点、无损伤、寿命长，跳绳时伴有音乐，有一定的趣味性。设计制作成小型的,可适合家庭使用;设计制作成大型的,可用于学校、机关、厂矿、小区等集体跳绳使用。如果该项目设计得好，一定会推动群众性的跳绳健身运动的发展。四、毕业论文（设计）的研究方法或技术路线l.数据采集系统电路设计。2.音乐及超声脉冲产生电路设计。3.自动计数及显示电路设计。4.犯规次数记录电路设计。5.摆绳着地提示电路设计。五、 主要参考文献与资料 1 黄继昌.传感器工作原理及应用实例M.北京:人民邮电出版社 ,1998 2 卿太全.热释电人体红外传感器原理及应用J.电子世界1996,(10) :25263 冯克成.红外线光学系统M.北京：兵器工业出版社,20054 顾文郁.光电测技术M.上海：上海科学技术出版社,20045 虞光楣.功率放大器的应用M.北京：北京工业出版社，20046 守车生.移位寄存器J.无线电，2000,（11）：5225237 荀殿栋.数字电路设计实用手册M.电子工业出版社,20058 福安.电子电路设计与与实践M.山东科学技术出版社,20049 刘守义.数字电子技术M.西安电子科技大学出版,200110 电子电路手则,第二册数电集成部分的由石英晶体震荡器获得脉冲信号,200311 李学芝.LED数码管的使用方法J.无线电,1999,(10):232412 洪亚阔.电子检测仪准确率的研究.用电器科技.2006,（3）:373913 Daid Ethetidge,Errol Sim on.Information Networks M.PrenticehallInternational Ltd ,2005 14Head JR.The use of microw ave vehicle detectors with traffic signalsJ.Traffic Engineering Control,2006,(1):2325六、 指导教师审批意见签名： 年 月 日目目 录录1 引言.12 方案论证.13 总体设计框图.14 部分电路元件的介绍.24.1 触发器 CC40 用或非门组成的基本 RS 触发器.24.1.2 特性表和特性方程.34.2 LM393.34.3 移位寄存器 CD4015 .54.3.1 CD4015 的结构组成 .54.3.2 CD4015 的工作原理 .54.4 同步计数器 CC45 CC4518 的结构组成.64.4.2 CC4518 的逻辑功能.74.5 计数器.74.5.1 数字电路中的计数器.74.5.2 CC40110 的功能介绍.84.6 七段显示译码器.84.7 语音芯片 ISD1700 介绍 .94.7.1 ISD1700 的结构与工作模式分析 .94.7.2 ISD1700 的管脚功能 .105 部分电路工作原理介绍.125.1 音乐及控制脉冲产生电路分析.125.2 信号的发射与接受.135.3 摆绳落地提示电路.156 整体电路介绍.157 总结.16谢辞.18参考文献.20道路照明将率先使用低能耗的发光二极管照明技术 英国的一所大学的研究人员和一个发光二极管（LED）专门企业合作，期望能够开发出将LED技术优势利用在道路照明中的最佳方法。LED最先于上世纪70年代出现在数字手表和计算机中。今天，这项技术取得了进步，可以用来制造耐用、低能耗且对社区友好型的道路照明设备。 其好处有：预期寿命长（可达100,000小时），根据型号大小以及能量消耗率逐渐增加高亮度输出，对于普通照明和指示灯来说，可以用LED来实际替代传统的钠蒸汽单元。而且，由于LED体积是如此之小，所以制造商用它来制造更加圆滑、体积更小、轻量级的发光体的可能性就大大增加了。重要的是，LED对环境友好，而且还安全。它不含玻璃、灯丝或汞，所以不会发生由于卤素或高强度电流（HID）而导致灯具爆炸的情况。同时，它成本低，也不会受到由于钠蒸汽单元而带来的汞处理限制。低压直电流操作可以完全保证消费者的安全。彩色的LED模块可以使颜色非常逼真，而且比白炽灯单元更具能源有效性。 LED照明专门公司Dialight Lumidrives的创立者是曼彻斯特大学校友，该公司最近和这所英格兰北部的大学开展了合作计划。来自大学电气与电子工程学院的研究人员正在利用他们的专业知识，研究如何使紧密压缩在一起的一组LED能够安全、可靠地工作。用LED来提供照明解决方案的方式如果得到应用的话，可以使能源消耗量减少2550。但是当需要12,000流明（一只典型的60瓦家用照明是800流明）或以上的照明时，发热和其它与电相关的问题将成为采用LED技术的障碍。曼彻斯特大学的工程师们将会和位于约克郡的Dialight Lumidrives公司一道，解决一些比较难攻克的问题，如紧密压缩在一起的一组LED所产生的热量。由于LED模块会被用在户外，所以需要考虑实际的环境因素，如关键的散热片上被鸟筑巢的可能性。 还有一项需要克服的困难就是规章问题。规章中规定了灯的刺眼程度和光污染限制；明确规定了LED光源可以安装的区域。这些都造成了严重的挑战。这项为期一年的计划得到了来自英国政府175,000英镑的资助，Dialigh公司也提供了同等数量的资金。计划的一个主要目标就是，开发出一种十分可靠而低廉的解决方案。 曼彻斯特大学电能转换部（Power Conversion Group）的Roger Shuttleworth博士说：“发光二极管技术首次显示出其卓越性是在上世纪70年代的器具显示上，随后我们越来越多地看到发光二极管被用在诸如交通信号灯和汽车灯这样的事物上。”“到20世纪时，让所有东西看起来都呈桔色的老式钠路灯逐渐被高压钠灯所取代。这些高压钠灯发光更明亮，而且符合视觉审美，还能帮助解决街头犯罪和反社会行为，同时耗能低。”他又补充说：“随着环境问题被提到了国家和政府日程的首要位置，节省能源成了一个重要的问题。如果你能想想光英国就有多少路灯，那么你就会清楚在能源和费用节省上存在着多大的机会。”Dialight Lumidrives公司总经理曾在曼彻斯特大学科技学院学习电气和电子工程，1996年毕业。他解释说：“未来10年，发光二极管要成为主要的照明来源，现在正在朝这个方向前进。虽然大量的资金正在注入发光二极管的核心研究中，但是，由于没有什么电子学或发光二极管知识，制造商们忽略了相关技术的同步开发。”他接着说：“能和曼彻斯特大学合作开发这项技术，我们感到很骄傲。技术开发成功后，这个具有革命性的光源就可以进行日常使用了。”虽然在欧洲非常普遍的高压钠蒸汽路灯每消耗一瓦电，可以产生85流明的照明量，但是他认为LED技术已经能使每瓦电产生的流明量超过了150，而且随着新半导体的出现发展，预计这个数字还要更高。研究人员表明，在降低能源消耗以及整体操作成本的同时， LED路灯还有助于减少光污染，大城市向天空排放热量的时代可能就要成为过去了。还有建议说，LED路灯应该可以根据需要来调节亮度。LED路灯的长寿命意味着不需要经常进行更换，从而减少了交通中断的潜在性，降低了政府为此而支付的维修费用。双方正在合作研究的路灯LED模块寿命超过了10年，是普通路灯寿命的四倍多。在正常操作下，LED必需要经历光输出逐渐减少的过程，而这个过程是会一直持续着的。导致光输出减少的原因可能是由于LED产生光的效率在降低，或者是由于LED压缩包内的光径在减少。不过，只要没有超负荷使用，Dialigh的 LED路灯在工作50,000小时或10年后，还可以达到70原始光输出的能力。这并不像听起来那样重要，因为相对来说，人类的眼睛对光输出的变化并不是很敏感，只有减少量达到50的时候才会有明显的感觉。该公司表示，将现有的路灯换成LED的路灯应该很简单，因为不需要任何的电子学技术。在照明方面，公司已经进行了五年的LED技术开发和使用，拥有一系列的产品，成功地供应着许多世界著名的设备制造商。Low-Energy LED Lighting Is “Streets Ahead”BER ways to exploit the advantages of LED (light-emitting diode) technology in street lighting aTTEre expected to emerge from collaboration between university researchers and an LED lighting specialist company, both in the UK.LEDs first appeared in digital watches and calculators in the 1970s. Today, the technology has progressed to the point where it can be used to create durable and community-friendly, low-energy street lighting. The benefits include long-life expectancy (up to 100,000 hours) together with increasingly high-light output in relation to their size and energy consumption, making LEDs a realistic alternative to conventional sodium vapour units for general and directional lighting. And because LEDs are so small, the possibilities for manufacturers to create sleeker, smaller, lightweight luminaries are greatly extended.Importantly, LEDs are also environmentally friendly and safe. They contain no glass, filaments or mercury and so can experience none of the exploding failures associated with halogen and HID (high intensity discharge) lamps. And they are free from the cost and restrictions of mercury disposal that is involved with sodium vapour units. Operating at low-voltage direct current ensures complete consumer safety. Coloured LED modules are very vivid and even more energy-efficient than white light units.In the latest joint project between the University of Manchester, northern England, and LED lighting specialist Dialight Lumidrives - a company founded by a successful former student of the university - researchers in the School of Electrical & Electronic Engineering are using their expertise to investigate how tightly packed groups of LEDs can be made to work safely and reliably.Lighting solutions that use LEDs in this way have the potential to reduce energy consumption by 25-50 per cent, depending on the application. But thermal and electrical issues at lighting levels of 12,000 lumens and above (a typical 60whousehold light bulb produces 800 lumens) are barriers to the wider adoption of LED technology.The university engineers will be working with the York-based Dialight Lumidrives to tackle tough issues such as the amount of heat generated by LEDs packed closely together. Because the LED modules will be used outside, they will need to consider practical environmental factors, such as the possibility of birds nesting over a vital heatsink.Another hurdle is presented by the regulations that govern aspects such as glare and light pollution; directing the LED light sources specifically on to the required area will form a serious challenge.The one-year project has been funded by a grant of 175,000 pounds from the UK government, matched by a similar amount contributed by Dialight. A key aim of the project is to develop a solution that is very reliable but not prohibitively expensive.Dr Roger Shuttleworth, from the Power Conversion Group at Manchester University, said: “LED technology first came to prominence in instrument displays in the 1970s, but we are increasingly seeing it used in things like traffic signals and car lights. “Towards the end of the 20th century, the old-fashioned sodium street lights that made everything look orange were gradually replaced by high-pressure sodium lamps. While these are brighter and more aesthetically pleasing, and can help tackle street crime and anti-social behaviour, they are also less energy efficient.“With the environment at the top of the public and political agenda, energy saving has become a very important issue. When you consider how many street lights there are in the UK alone, it is clear there are some big opportunities for energy and cost savings,” he added.Dialight Lumidrives managing director Gordon Routledge studied electrical and electronic engineering at the University of Manchester Institute of Science & Technology (UMIST), graduating in 1996. He explained: “LEDs are on track to become a major source of lighting over the next decade. Although significant investment is on-going in the core development of the LEDs, the surrounding technology development is being left to manufacturers who have little knowledge of electronics or LEDs.“We are proud to be working with the University of Manchester to develop technology which will drive the adoption of this revolutionary lighting source in everyday applications,” he added.Although high-pressure sodium vapour street lighting - common across much of Europe - gives an efficiency of about 85 lumens per watt, he claimed that LED technology was already on track to exceed 150 lumens per watt and predicted this figure would rise further as new semiconductor developments occur. As well as cutting energy consumption and overall running costs, researchers say that LED street lighting helps reduce light pollution; the sky glow that radiates from big cities could become a thing of the past. It is also proposed that LED street lighting could be controlled and dimmed when necessary.Their longer lifespan means that LED street lights need to be replaced less often, reducing potential traffic disruption and council repair bills. The lifetime of the LED module that the collaborators are working on is in excess of 10 years in a road lighting application, some four times longer than a conventional street light. Although LEDs do experience a gradual and permanent reduction in light output during their normal operating life - caused either by a reduction in the light-generating efficiency of the LED die, or a reduction of the optical path within the LED package - the Dialight street LEDs are expected to provide about 70 per cent of their original light output after 50,000 hours or 10 years, provided that they are not overdriven. This is not as significant as it sounds because the human eye is relatively insensitive to changes in light output, and a reduction to about 50 per cent is necessary to create a noticeable change.It is, says the company, easy to convert existing street lighting to an LED source because no electronics skills are required. It has been developing and exploiting LED technology for lighting applications for almost five years, with a successful produce range supplied to many of the worlds leading equipment manufacturers. 河南科技学院2009届本科毕业论文（设计）论文题目：模拟跳绳机的设计学生姓名：陈都习所在院系：机电学院所学专业：应用电子技术教育导师姓名：田泽正完成时间：2009年05月20日摘 要随着社会经济的发展，健康越来越被人们重视。在各种健身运动中，国内外一些健身运动专家近年来格外推崇跳绳运动。跳绳是人们喜爱的一种群众性的健身运动。但到目前为止，跳绳均采用手动摆绳的方法，在多人一齐跳绳时，采用手动摆绳是相当困难的。“模拟跳绳机”是采用灯光按一定的规律扫描，并伴有绳着地时发出的响声。只要有人进入跳绳区域，跳绳机自动开始计数，如果脚挡住了模拟摆绳的光线，跳绳机不停止工作，但记录脚挡光的次数。模拟摆绳频率连续可调，也可选择摆绳频率由慢到快连续变化的摆绳模式。关键词： 灯光模拟摆绳，自动计数，频率可调The Design of Simulation Rope Skipping MachineAbstractWith the social economys development, the health is more and more taken by the people. In kinds of health sports, some health sports experts from the domestic and foreign esteemes the rope skipping movement especially in recent years. The rope skipping is one kind of mass health sports which the people like. But so far, the rope skipping uses the manual swing line, when the multi-people skip rope in once, using the manual swing line is quite difficult. The simulation rope skipping machine uses the light scanning according to the rule which decides, and accompanies the sound which sends out when the rope is well-grounded. So long as some people enter the rope skipping region, the rope skipping machine automatic beginning counts. If the feet have filed the light, the rope skipping machine dont knock off, but recording the number that the times the foot files light. The swing line frequency is possible to move continuously, also may choose the swing line frequency from to inundate to the swing line pattern which continuously changes quickly.Keyword: Light Simulation Swing Line，Automatic Tally，Frequency Adjustable1 引言跳绳是一种以四肢肌肉活动为主的全身运动，它花样繁多，可简可繁，随时可做，一学就会，运动量可以根据动作繁简和速度快慢来调节，特别适宜在气温较低的季节作为健身运动是一项男女老少皆宜的运动项目。跳绳不仅有利于发展腿部、上肢、腰部的肌肉力量，提高灵敏性、协调性、耐力等身体素质，尤其可以促进少年儿童的身体发育，还有利于加强血液循环，促进体内新陈代谢，提高神经系统的协调配合能力。同时，研究证实，跳绳可以预防诸如糖尿病、关节炎、肥胖症、骨质疏松、高血压、肌肉萎缩、高血脂、失眠症、抑郁症、更年期综合征等多种症病。对哺乳期和绝经期妇女来说，跳绳还兼有放松情绪的积极作用，因而也有利于女性的心理健康。在跳绳时身体以两腿的弹跳和双上肢的摇动为主，手握绳把不停的摇动会刺激拇指上的穴位，增加脑神经细胞的活力。跳绳时的各种复杂的动作能够使大脑皮层的分析与综合机能得到提高。从运动量来说，持续跳绳10分钟，与慢跑30分钟或跳健身舞20分钟相差无几，可谓耗时少、耗能大的需氧运动。“模拟跳绳机”与手摆式跳绳不同，它是用灯光的发射与接收来代替绳子的摆动。当灯光照射时，如果人的脚没挡住灯光，即成功跳起时，跳绳机自动计数；当灯光照射时，人的脚挡住灯光，即该跳起时没有跳，跳绳机同样不工作，但会自动记录下犯规的次数。“模拟跳绳机”设计时，采用光电传感器，无触点、无损伤、寿命长，并有音乐伴奏，有一定的趣味性。设计制作成小型的可适合家庭使用，设计制作成人型的可用于学校、机关、厂矿、小区等集体跳绳使用。如果该项目设计的好，一定会推动群众性跳绳健身运动的发展。2 方案论证“模拟跳绳机”是采用灯光按一定的规律扫描，代替传统的手动摆绳，并伴有摆绳着地时发出的响声及音乐伴奏，人进入跳绳区域后，跳绳机开始计数，如果犯规，即该跳起来时没有跳起来，脚挡住了模拟摆绳的光线，有两种方案可以选择：方案(1)：跳绳机会自动停止工作，显示出你跳的次数；方案(2)：跳绳机不停止工作，但记录跳绳总数和犯规的次数。考虑到让其更适应大众，频繁的停止不太实用，如果在跳绳结束后，再查看自己的跳绳总数和犯规次数，则更加人性化，因此选择后一种方案。3 总体设计框图模拟跳绳机的设计采用集成芯片，由语音电路录进音乐及超声波脉冲信号，由移位寄存器控制灯光，实现绳的摆动，然后由计数器实现控制灯光间隔扫描时间，其中信号发生端与接收端接在移位寄存器的输出端口，并且在信号的发射与接收过程中还伴有提示音，且有音乐伴奏。在跳绳的过程中如果脚阻挡了光线，则是犯规，犯规计数器将会记下犯规的次数。图1为本设计的总体设计框图。跳绳次数计数器跳绳犯规次数计数器触发器灯光的发射和接收灯光扫描移位器复位触发器灯光间隔扫描控制器音乐及控制脉冲图1 总体设计框图4 部分电路元件的介绍4.1 触发器CC4043CC4043引出端的功能图如图2，CC4043是一个内含4个独立或非门的基本RS触发器，为四交叉耦合、三态CMOS或非锁存器。具有独立的Q输出端和单独的置位S和复位R输入端。Q的输出有三态功能，由公共的三态控制输入端EN控制, 当EN=1时，Q端输出内部锁存器的状态；当EN=0时，RS触发器所有输出端悬空而处于高阻抗状态。三态功能使CC4043可以直接连到系统总线上。4.1.1 用或非门组成的基本RS触发器图2 CC4043的引出端功能图工作原理：电路有两个稳定状态Q，由于交叉耦合的结果，当无输入信号即R=S=0时，无论是0状态Q=0，还是1状态，Q=1都是稳定的。因为若Q=0，反馈送到或非门2的输入端，使Q=0，而Q=0和S=0一起又保证了Q=1，显然0状态是稳定的；同理，当Q=1, 反馈送到或非门G2的输入端，使Q=1，一起与S保证了Q=1，所以1状态也是稳定的。RQS 图3 波形图或非门构成的基本RS触发器中，R、S两端同时加信号情况时的波形如图3所示。图3所示波形图具体地说明了上述三种情况。不能预先确定状态的情况用虚线表示。4.1.2 特性表和特性方程根据工作原理分析,即可列出其特性表，如表1：表1 特性表RSQ01110000不变11不定基本RS触发器的主要优点是：(1) 结构简单,只要把两个与非门或者或非门交叉连接起来即可，是触发器的基础结构形式。(2) 具有置0，置1和保持功能，其特性方程为： Qn+1=S+/RQnSR=0CC4043为高电平有效，违反约束条件即R=S=1时，Q=1。4.2 LM393LM393如图4所示，各引脚功能见表2。它由两个独立的电压比较器构成，是双路差分比较器2。它的电源可以由单个正电压供电，也可以由正负两个电压供电。由于输出是集电极开路，它可以和另外一个集电极开路的输出构成“与”逻辑关系。该系列由两个偏移电压指标低达 2.0 的独立精密电压比较器构成。该产品采用单电源操作设计，且适用电压范围广。也可采用分离式电源，低电耗不受电源电压值影响。当输入端3的输入电平高于输入端2的输入电平时，输出端1输出高电平，反之，当输入端3的输入电平低于输入端2的输入电平时，输出端1输出低电平。图4 LM393表2 LM393引脚功能管脚号管脚功能1比较器A输出2比较器A反相输入3比较器A同向输入4电源5比较器B同向输入6比较器B反相输入7比较器B输出8电源+LM393的主要特性有：(1) 单电压供电或双电压供电； (2)宽工作电压2V 36V 或者1 V 18 V； (3) 单路耗电电流(与供电电压无关)典型值0.4mA(TI,ST),0.8mA(UTC)；(4) 低输入偏置电流典型值 25 nA；(5) 低输入失调电压典型值 2 mV；(6) 输入共模电压范围甚至可以包括接地；(7) 差分输入电压范围等于额定供电电压范围036 V；(8) 低饱和输出电压；(9) 当低电耗比标准比较器的优势明显时，可直接与 TTL 及 CMOS 逻辑电路接口；(10) LM393的工作温度范围是0C到 70C。4.3 移位寄存器CC40154.3.1 移位寄存器CC4015的结构组成移位寄存器如图5所示，它是串入并出的寄存器，CD4015是由两组独立的4位串入并出移位寄存器组成。每组寄存器都有一个CP输入端，一个清零端R和一个串行数据输入端D。每位寄存单元都有输出端引出，因而即可作串行输出，又可实现并行输出。加在D端上的数据在时钟脉冲上升沿的作用下向右移位。当在R端加高电平时，寄存器的输出被全部清零。图5移位寄存器4015通过信息在CD4015中的流动过程，我们可知CD4015具有下述功能：(1) 从串行输入到串行输出，数据延迟了4个时钟周期。因此，CD4015可用作延迟电路；(2) 串行数据经过CD4015以后，转换成了并行数据，可由Q0Q3端并行输出；(3) 可作为数据寄存器使用。4.3.2移位寄存器CC4015的工作原理把4个触发器串接起来，就可以构成一个移位寄存器，由4个边沿D触发器构成的4位寄存器。数据从串行输入端D1输入，左边触发器的输出作为右边触发器的数据输入。表3 移位寄存器的输出状态表CPQ0Q1Q2Q3000001D30002D2D3003D1D2D304D0D1D2D3假使移位寄存器的初始状态为0000，先将数码D3D2D1D0（1101）从高位（D3）至低位依次送到D1端，经过第一个时钟脉冲后，Q0=D3。由于跟随数码D3后面的数码是D2，则经过第二个时钟脉冲后，触发器FF0的状态移入触发器FF1，而FF0变为新的状态。即Q1=D3，Q0=D2。依次类推，可得4位右向移位寄存器的状态，如表3可知，输入数码依次由低位触发器移到高位触发器，做右向移动。经过4个时钟脉冲后，四个触发器的输出状态Q3Q2Q1Q0与输入数码D3D2D1D0相对应。为了加深理解，在图画出了数码1101（相当于Q3=1，Q2=1，Q1=0，Q0=1）在寄存器中移位的波形，经过4个脉冲后，1101出现在寄存器的输出端Q3Q2Q1Q0。这样，就可将串行输入（从D1端输入）的数码转换为并行输出（从Q3，Q2，Q1，Q0端输出）的数码，以便打印或计算机的处理。在图6中还画出了第五个到第八个时钟脉冲的作用下，输入数码在寄存器中移位的波形。由图可见，在第八个时钟脉冲作用后，数码端已经全部移出寄存器这说明存入该寄存器的数码也可以串行输出。CPDQ0Q1Q2CPQ3图6 移位寄存器的输出波形图4.4 同步计数器CC45184.4.1 CC4518的结构组成半导体集成电路型CC4518 （图7）CMOS双BCD十进制同步加法计数器。CP为输入端时钟端，时钟允许端（EN）和复位端CR，EN=1（高电平时）计数脉冲CC4518的计数单元是T型触发器，有两个时钟输入端CP和EN，如果要用时钟的上升沿触发，则信号由CP端输入，并使EN端为1。4.4.2 CC4518的逻辑功能T型触发器的特性方程是：Qn+1=T/Qn+/TQn图7 同步计数器CC4518由特性方程可得：T触发器的功能是T为1时，为计数器状态，T为0时为保持状态。 /Qn T=1Qn+1 = Qn T=0 由此可得出T触发器的逻辑功能表（表4）和其输出波形图（图8）。表4 T触发器的逻辑功能表TQnQn+1000011101110DQn+1Qn图8 T触发器的输出波形4.5 计数器4.5.1 数字电路中的计数器从电路组成看，其主要组成单元是时钟触发器。计数器如图9所示，它是计数、锁存、译码显示电路。由四片CC40110和四个共阴极LED数码管组成。十进制计数芯片CC40110具有加/减计数、锁存、7段显示译码、驱动等功能。图中用4片级联组成09999加计数器，CT端接地（允许计数）。4.5.2 CC40110的功能介绍CC40110是一只集计数，移码，驱动为一体的四合电路，它即可作加法计数又可作减法计数。电路中VDD，VSS分别为正负电源端，ag为数码输出端，CPU加计数脉冲输入端，CPD为减计数脉冲输入端，CR为清零端，高电平时计数器清零，CO为进位脉冲输入端，做加法计数时，每当计满10后输出一个进位脉冲；BO为借位脉冲输入端，作减法计数时，每计满10后输出一个借位脉冲。/CT为触发器控制端，/CT=0时计数器工作，/CT=1时计数器处于禁止状态，不计数。/LE为锁存控制端，当/LE=0时正常显示，/LE=1时显示数被锁存。它是十进制同步加法计数器，CPU是输入加法计数脉冲，CO是送给高位的输出进位信号，当CP到来时要求电路按照8421 BCD码进行加法计数。图9 计数器4.6 七段显示译码器数字显示电路通常由译码器、驱动器和显示器等部分组成，如图10所示。下面对显示器介绍。数码管11是利用不同发光段组合的方式显示不同数码的。因此，为了使数码管能将数码所代表的数显示出来，必须将数码经译码器译出，然后经驱动器点亮对应的段。例如，对于8421码的0011状态，对应的十进制数为3，则译码驱动器使a，b，c，d，g各段点亮。即对应于某一组数码，译码器应有确定的几个输出段有信号输出，这是分段式数码管电路的主要特点。七段显示译码器输出高电平有效，可以用作共阴极显示器。图10 七段显示译码器4.7 语音芯片ISD1700介绍4.7.1 ISD1700的结构及工作模式ISD1700 是种单片优质语音录放电路，该芯片提供多项新功能，包括内置专利的多信息管理系统，新信息提示, 双运作模式（独立 & 嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。芯片内部包含有自动增益控制、麦克风前置扩大器、扬声器驱动线路、振荡器与内存的全方位整合系统功能。其外形如图等11： 图11 ISD1700ISD1700的功能特点有：(1) 可录、放音十万次，存储内容可以断电保留一百年；(2) 两种控制方式，两种录音输入方式，两种放音输出方式；(3) 可处理多达 255 段信息；(4) 有丰富多样的工作状态提示；(5) 多种采样频率对应多种录放时间；(6) 音质好，电压范围宽，应用灵活，价廉物美。芯片的采样频率可以通过调节震荡电阻来改变，从而决定录放时间和录放音质。表3为其参数表：表5 ISD1700的参数时间（秒）2030374560采样率（KHz）1286.45.34ROSC阻值（K）6080100120160 ISD1700 的独立按键工作模式录放电路非常简单，而且功能强大。不仅有录、放功能，还有快进、擦除、音量控制、直通放音和复位等功能。这些功能仅仅通过按键就可完成。 在按键模式工作时，芯片可以通过 LED 管脚给出信号来提示芯片的工作状态，并且伴随有提示音，用户也可自定 4 种提示音效。按下 REC 键，REC 管脚电平变低后开始录音,直到松开按键使电平拉高或者芯片录满时结束。录音结束后，录音指针自动移向下一个有效地址。而放音指针则指向刚刚录完的那段语音地址。放音操作有两种模式，分别是边沿触发和电平触发，都由 PLAY 管脚触发。边沿触发模式时，点按一下PLAY 键，PLAY 管脚电平变低便开始播放当前段的语音，并在遇到 EOM 标志后自动停止。放音结束后，播放指针停留在刚播放的语音起始地址处，再次点按放音键会重新播放刚才的语音。在放音期间，LED 灯会闪烁直到放音结束时熄灭。如果在放音期间点按放音键会停止放音。电平放音模式时，一直按住PLAY 键，使PLAY 管脚电平持续为低，那么会将芯片内所有语音信息播放出来 ,并且循环播放直到松开按键将 PLAY 管脚电平拉高。在放音期间 LED 闪烁。当放音停止，播放指针会停留在当前停止的语音段起始位置。本设计中采用电平放音模式。4.7.2 ISD1700的管脚功能表6 ISD1700管脚功能管脚名称PDIP/SOIC管脚引脚说明VCCD1数字电路电源/LED2LED 指示信号输出/RESET3芯片复位MISO4SPI 接口的串行输出。 ISD1700 在 SCLK 下降沿之前的半个周期将数据放置在 MISO 端。数据在 SCLK 的下降沿时移出MOSI5SPI 接口的数据输入端口。主控制芯片在 SCLK 上升沿之前的半个周期将数据放置在 MOSI 端。数据在 SCLK 上升沿被锁存在芯片内。此管脚在空闲时，应该被拉高SCLK6SPI 接口的时钟。由主控制芯片产生，并且被用来同步芯片 MOSI 和 MISO 端各自 的数据输入和输出。此管脚空闲时，必须拉高。/SS7为低时，选择该芯片成为当前被控制设备并且开启 SPI 接口。空闲时，需要拉高。VSSA8模拟地Ana In9芯片录音或直通时，辅助的模拟输入。需要一个交流耦合电容（典型值为 0.1uF ），并且输入信号的幅值不能超出 1.0Vpp 。 APC 寄存器的 D3 可以决定 Ana In 信号被立刻录制到存储器中，与 MIC信号混合被录制到存储器中，或者被缓存到喇叭端，并由直通线路从 AUD/AUX 输出。MIC+10麦克风输入 +MIC-11麦克风输入-VSSP212负极 PWM 喇叭驱动器地SP-13喇叭输出 -VCCP14PWM 喇叭驱动器电源SP+15喇叭输出 +VSSP116正极 PWM 喇叭驱动器地AUD/AUX17辅助输出，决定于 APC 寄存器的 D7 ，用来输出一个 AUD 或 AUX 输出。 AUD 是一个单端电流输出，而 Aux Out 是一个单端电压输出。他们能够被用来驱动一个外部扬声器。出厂默认设置为 AUD 。 APC 寄存器的 D9 可以使其掉电。AGC18自动增益控制/VOL19音量控制ROSC20振荡电阻， ROSC 用一个电阻连接到地，决定芯片的采样频率VCCA21模拟电路电源/FT22在独立芯片模式下，当 FT 一直为低，Ana In 直通线路被激活。 Ana In 信号被立刻从 Ana In 经由音量控制线路发射到喇叭以及 AUD/AUX 输出。不过，当在 SPI 模式下， SPI 无视这个输入，而且直通线路被 APC 寄存器的 D0 所控制。该管脚有一个内部上拉设备和一个内部防抖动电路 ，允许使用按键开关来控制开始和结束。/PLAY23播放控制端/REC24录音控制端/ERASE25擦除控制端/FWD26快进控制端RDY / INT27一个开路输出。Ready( 独立模式 ) 该管脚在录音，放音，擦除和指向操作时保持为低，保持为高时进入掉电状态。Interrupt( SPI 模式 ) 在完成 SPI 命令后，会产生一个低信号的中断。一旦中断消除，该管脚变回为高。VSSD28数字地5 部分电路工作原理介绍5.1 音乐及控制脉冲产生电路分析如图11为音乐及控制脉冲产生电路。电路中心控制芯片为ISD1700语音芯片，在本电路中芯片采用独立按键工作模式，且通过LED管脚给出信号来提示芯片的工作状态。D1即为指示灯。按下REC键，芯片为录音状态，同时开启音乐播放和超声波脉冲产生器，这时芯片同时把音乐和脉冲录进芯片中，这时它们就存储在芯片中。播放时，采用电平放音模式，按下PLAY开关，使其管脚一直处于低电平状态，这样芯片就一直重复播放音乐及超声脉冲。音乐通过管脚AUD经放大后播放，以用来伴奏，而混声通过AUD管脚再经过一高通滤波器后，只剩下超声脉冲，该脉冲即为电路的可变控制脉冲，接至主控电路。我们通过可变电阻RS来改变芯片的采样频率，从而决定录放时间和录放音质。这样就能改变脉冲的频率，从而改变摆绳的频率。同时音乐播放速率也同时改变，这就保证了音乐播放速率与摆绳频率同步的目的。我们之所以把音乐和脉冲一起录进芯片，就是为了保证二者的同时改变，以求达到同步的目的。 图12 音乐及脉冲产生电路5.2 信号的发射与接收信号的发射与接收电路如图12所示，从图5输入端A1A8分别接在移位器的8个输出端口，正常工作时，这8个信号输入端依次仅有一个有效信号输入，假使信号的输入端A1有高电平输入时，三极管 T1、T9导通，电流从三极管T9的基极流出，经过发光二极管12L1流向三极管T1的集电极，同时发光二极管L1发光，小喇叭发音提示灯光在摆动，如果此时属于正常跳绳，即没有发生脚阻挡灯光的犯规现象，信号接入端的二极管受到光照后，阻值变小，此时经过它的电平仍为高电平，此高电平使该线路上的另一个二极管导通，输出高电平加在比较器LM393的同相输入端，三极管T9的集电极经过电阻R29降将压后接入比较器的反相输入端，此时反相输入端的输入电压低于同相输入端的电压，比较器输出端1输出高电平，此时该三极管T12不导通，即M点处的电平为低电平，经过触发器4043 作用后输出低电平，此时犯规计数器不计数。M图13 信号的发射与接收假使跳绳的人脚阻挡灯光时，即处于犯规的情况下，信号接受端的二极管不能接受到信号发射端二极管发射的光，此时则二极管LA1的电阻较大，那么由三极管T9集电端提供的高电平经过二极管LA1变为低电平，这时的低电平不能使本线路中的二极管导通，此低电平接入比较器LM393的同相输入端，三极管T9的集电极经过电阻R29将压后接入比较器的反相输入端，此时比较器的反相输入端的电压高于同相输入端的电压，则比较器的输出端的输出电压为低电压，此时三极管T12导通，集电极输出高电平，接入触发器的输入端S2端，则触发器输出端Q23为高电平，这时犯规计数器开始工作，计数加1，记下犯规的次数。同理，依次类推，A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8 的工作原理与A1处的工作原理是相同的。当A1A8所接受的电平为低电平时，三极管T1T11均不导通，比较器LM393的两个输入端输入的均是低电平，此时比较器没有输出。跳绳计数器和犯规计数器均不计数。在此说明的是发光二极管D1D8 也是依次发光的，只要有一个输入端口Ai (i=1、2、3、4、5、6、7、8) 接的是高电平，那么它所接的三极管T9 就导通，如果是正常跳绳，则小喇叭发音提示灯光在扫描，犯规计数器不工作；如果出现犯规现象，小喇叭发音同时犯规计数器记犯规次数。信号发射端的端口与接收端的端口是一一对应的。当 A8所接的电平为高电平时，并且是正常跳绳，则跳绳计数器开始工作计数加1。5.3 摆绳落地提示电路当灯光扫描摆动时，图13是灯光模拟摆绳发出提示的电路，当三极管T9导通时，T9发射极是高电平，此时高电平通过电阻R18作用于三极管T11的基极，使三极管T10，T11导通，由于小喇叭（由电感线圈组成的震荡器）的上端与T11的发射端相连，因此这时小喇叭的上端为正极，下端与地相连，因此小喇叭的下端为负极；同时三极管T10的发射极对电容C2充电，在充电的过程中，三极管T11的基极的电流不断的增大，当电容充电结束时，三极管T10的电流达到饱和状态，三极管截止；然后电容C2开始放电，放电的过程中，使得通过三极管T10的电流减小，即通过振荡器小喇叭的电流减小，此时使得小喇叭的极性发生改变，上端为负极，下端为正极，此时震荡器震荡发音提示灯在扫描。当电容C2放电结束后，通过三极管T10重新对电容充电。开始了新的循环工作;当灯光不摆动时，三极管T9不导通，此时电阻R18的两端没有电压，此时三极管T10、T11不导通，小喇叭不发音，表明灯光没有摆动。图14 振荡电路图6 整体电路介绍（主控电路原理图见图15）当脉冲信号到来时，作用于移位器4015时，移位器复位，当按下按钮SB，这时触发器的S0输入端为高电平，根据触发器的逻辑功能，此时触发器输出端输出的是高电平，即输出正脉冲，此脉冲接入移位寄存器4015的输入端D1，即数据输入端，此时移位器的输出端Q10(A1)为高电平，其它端均为低电平，Q10输出的高电平又接入触发器的R0输入端，此时由于触发器的S0接入的也是低电平，则触发器输出端Q0为低电平，当下一次扫描脉冲来临时，移位器4015的输出端Q10变为低电平，将高电平移向输出端Q11(A2)，此时其它输出端均为低电平，当第三个扫描脉冲来临时，移位器4015输出端Q11变为低电平，输出端Q12(A3)变为高电平，同样，其它的输出端均为低电平。同理，依次类推，Q13(A4)，Q20(A5)，Q21(A6)，Q22(A7)，Q23(A8)依次变为高电平。在灯光扫描摆动过程中，振荡电路一直振荡发音提示灯光在模拟摆绳。当输出端Q23是高电平时，则跳绳机计数器开始工作，并加1，此处的计数器计的是绳子摆动的次数，如果跳绳犯规，则犯规计数器开始工作并加1，记下犯规的次数。则成功跳绳次数等于模拟跳绳机摆绳摆动的次数减去犯规的次数。当输出端Q23是高电平时，同时输出端Q23将高电平接入触发器4043的R1输入端，由于此时触发器的另一个输入端S1接入的是低电平，由触发器的工作原理可的得，此时触发器的输出端Q1为低电平。触发器的输出端Q1的低电平接入计数器4518的复位端CR1和CR2，使扫描时间间隔计数器4518处于不复位状态，计数器开始计数。当脉冲来临时，计数器4518的低位部分开始从0000状态计数，当计数器4518低位部分的状态由0000计数到1000时，由于低位部分的最高位Q13与高位部分脉冲输入端CP2相连，此时低位向高位部分进1，此时低位部分为1000，高位部分由0000变为0001，当下一个脉冲来临时，低位部分加1变1001，再来一个脉冲后，由于计数器4518是十进制计数器，因此它由1001变为0000，又开始进行循环计数，当计数器4518低位部分的状态由1000计数到下一个1000时，一共经历了十个脉冲，此时低位再次向高位部分进1，高位部分由0001变为0010。同理，当计数器4518低位部分第三次次向高位部分进1，高位部分由为0011。依次到0111时，此时共计数68个脉冲，这时计数器的高位部分的输出端Q20，Q21，Q22都为高电平，这三个高电平分别作用二极管D3，D4，D5的负极，此时这的三个二极管均不导通，则二极管D3，D4，D5的正极为高电平，那么