摘要：隨著社會的發展，提醒器在控制對象中的應用顯得越來越重要。文章就提醒器所存在的問題進行了認真地探討，并用CD4013芯片對已有的提醒器進行了新的設計和應用，以提高提醒器在控制對象中的有效性和高效性。

　　1CD4013芯片引腳及功能

　　CD4013是CMOS雙D觸發器，內部集成了2個功能相同，引腳獨立（電源共用）的D觸發器，工作電源電壓是3V~18V，采用14引腳雙列直插式塑料封裝，是目前設計開發電子電路的一種常用器件，使用相當靈活方便。

　　CD4013的每個觸發器都有獨立的數據、置位、復位、時鐘輸入和Q及輸出，此器件可用作移位寄存器，且通過將Q輸出連接到數據輸入，可用作計數器和觸發器。在時鐘上升沿觸發時，加在D輸入端的邏輯電平傳送到Q輸出端。置位和復位與時鐘無關，而分別由置位或復位線上的高電平完成。一個D有6個端子：2個輸出，4個控制。4個控制端分別為R，S，CP，D。R和S不能同時為高電平。當R＝1、S＝0時，輸出Q一定為0，因此R可稱為復位端；當R＝0、S＝1時，輸出Q一定為1，因此S可稱為置位端；當R、S均為0時，Q在CP端有脈沖上升沿到來時動作，輸出Q=D，即若D為1則Q也為1，若D為0則Q也為0。

　　2系統的設計要求

　　（1）在第1個人前方安裝有指示燈，在后部安裝指示燈，當按壓按鈕開關時，揚聲器鳴響，同時前后方的指示燈亮；

　　（2）當第2個人按壓按鈕開關后，前后方的指示燈仍然亮，提醒動作；

　　（3）在撥動氣缸電磁閥控制開關的同時，控制器將前后方的指示燈熄滅；

　　（4）性能穩定可靠，成本低。

　　3系統的硬件組成

　　該系統由3部分組成，揚聲器控制單元1，氣缸電磁閥控制單元2，指示燈控制單元3。

　　揚聲器控制單元1由按鈕開關、電阻和揚聲器組成，當第2個人按壓按鈕開關時，揚聲器發出聲音或者放出預置的音樂，提醒第1個人有下1個動作；當按鈕開關動作時，也同時向指示燈控制單元發出1個控制信號。

　　氣缸電磁閥控制單元2包括開關、氣缸電磁閥等，當第1個人按下開關時，電磁閥的1個線圈通電，氣缸動作使動作開始；當第1個人再次按下開關時，電磁閥的另1個線圈通電，氣缸反向動作關閉；當開關動作時，也同時向指示燈控制單元發出1個控制信號。

　　指示燈控制單元3至少包括2個指示燈，1個安裝在后部，用于提醒是否有人按壓按鈕開關；另1個安裝在第1個人前方的儀表板上，用于提醒第1個人是否有人按壓按鈕開關。

　　4系統的工作原理

　　4.1CD4013芯片的第一種計數和復位連接

　　圖1CD4013芯片的第一種計數和復位連接圖

　　CD4013芯片的第一種計數和復位連接原理如圖1所示，工作原理如下：當按下開關K時，提醒器加電，電解電容器C充電時相當于短路，引腳R為高電平引腳S為低電平，D1復位Q輸出低電平，發光二極管D31、D32、D33熄滅，D1復位后處于計數工作狀態。如果按壓按鈕開關SB，則揚聲器控制單元1開始工作，揚聲器SP開始鳴響，同時CP引腳由低電平變為高電平，D1發生翻轉Q輸出高電平，發光二極管D31、D32、D33點亮，這時確切知道下一個動作發生，其他人如果也想按壓按鈕開關SB，當他發現發光二極管D31或者D32處于點亮狀態時，也確切知道有人按過按鈕開關了，這樣就會知道有動作發生了，自己不需要再次按壓按鈕開關SB了。動作完成后，按下開關SW時，氣缸電磁閥控制單元2開始工作，后部開始動作，開關SW的一個回路使電解電容器C放電，當再次按下開關SW時，電解電容器C充電，D1再次復位Q輸出低電平，發光二極管D31、D32、D33熄滅，D1復位后再次處于計數工作狀態。

　　系統的D觸發器可以選用CD4013雙D觸發器，也可以選用JK觸發器或者其他功能相同的觸發器。發光二極管可以根據實際需要選用不同顏色的發光二極管，也可以增減發光二極管的數量。

　　CD4013芯片的第一種計數和復位連接原理的不足之處是：當第1個人按壓按鈕開關SB后，發光二極管D31、D32、D33點亮，當第2個人再次按壓按鈕開關SB后，發光二極管D31、D32、D33就熄滅了。

　　4.2CD4013芯片的第二種計數和復位連接

　　CD4013芯片的第二種計數和復位連接原理如圖2所示，工作原理如下：當按下開關K時，提醒器加電，電解電容器C充電時相當于短路，引腳R為高電平引腳S為低電平，D1復位Q輸出低電平，發光二極管D31、D32、D33熄滅，D1復位后處于計數工作狀態。如果有1個人按壓按鈕開關SB，則揚聲器控制單元1開始工作，揚聲器SP開始鳴響，同時CP引腳和S引腳由低電平變為高電平，因為引腳S為高電平而引腳R為低電平D1置位，Q輸出高電平，發光二極管D31、D32、D33點亮，這時第1個人確切知道下一個動作發生，其他人如果也想按壓按鈕開關SB，當他發現發光二極管D31或者D32處于點亮狀態時，也確切知道有人按過按鈕開關了，第1個人前面的指示燈已經顯示著動作發生，自己不需要再次按壓按鈕開關SB了。動作完成后，第1個人按下開關SW時，氣缸電磁閥控制單元2開始工作，后部開始動作，開關SW的1個回路使電解電容器C放電，當第1個人再次按下開關SW時，電解電容器C充電，D1再次復位Q輸出低電平，發光二極管D31、D32、D33熄滅，D1復位后引腳S為低電平而引腳R也為低電平，使D1再次處于計數工作狀態。

　　圖2CD4013芯片的第二種計數和復位連接圖

　　系統的D觸發器可以選用CD4013雙D觸發器，也可以選用JK觸發器或者其他功能相同的觸發器。

　　CD4013芯片的第二種計數和復位連接原理解決了CD4013芯片的第一種計數和復位連接原理的不足之處：當第1個人按壓按鈕開關SB后，發光二極管D31、D32、D33點亮，當第2個人再次按壓按鈕開關SB后，發光二極管D31、D32、D33仍然處于點亮狀態，只有當第1個人通過開關SW關上后部后，發光二極管D31、D32、D33才熄滅。

　　4.3CD4013芯片的置位和復位連接

　　CD4013芯片的置位和復位連接原理如圖3所示，工作原理如下：當按下開關K時，提醒器加電，電解電容器C充電時相當于短路，引腳R為高電平，引腳S通過按鈕開關SB與地線連接為低電平，D1復位Q輸出低電平，發光二極管D31、D32、D33熄滅，D1復位后處于計數工作狀態。如果有1個人按壓按鈕開關SB，則揚聲器控制單元1開始工作，揚聲器SP開始鳴響，同時S引腳由低電平變為高電平，因為引腳S為高電平而引腳R為低電平，D1置位，Q輸出高電平，發光二極管D31、D32、D33點亮，這時第1個人確切知道下一個動作發生，其他人如果也想按壓按鈕開關SB，當他發現發光二極管D31或者D32處于點亮狀態時，也確切知道有人按過按鈕開關了，那么第1個人已經知道動作發生了，自己就無需再次按壓按鈕開關SB了。動作完成后，第1個人按下開關SW時，氣缸電磁閥控制單元2開始工作，后部開始動作，開關SW的1個回路使電解電容器C放電，當第1個人再次按下開關SW時，電解電容器C充電，D1再次復位Q輸出低電平，發光二極管D31、D32、D33熄滅，D1復位后引腳S為低電平而引腳R也為低電平，使D1再次處于計數工作狀態。

　　圖3CD4013芯片的置位和復位連接圖

　　系統的D觸發器選用CD4013雙D觸發器，也可以選用任何帶有復位端和置位端的觸發器。發光二極管可以根據實際需要選用不同顏色的發光二極管，也可以增減發光二極管的數量。

　　CD4013芯片的置位和復位連接原理解決了CD4013芯片的第1種計數和復位連接原理的不足之處：當第1個人按壓按鈕開關SB后，發光二極管D31、D32、D33點亮，當第2個人再次按壓按鈕開關SB后，發光二極管D31、D32、D33仍然處于點亮狀態，只有當第1個人通過開關SW打開后門之后，發光二極管D31、D32、D33才熄滅。事實上，電路的D觸發器工作在復位狀態和置位狀態，當有人按壓按鈕開關SB時D觸發器工作在置位狀態，當第1個人通過開關SW打開后門之后D觸發器工作在復位狀態。

　　5系統的優點

　　（1）設計是基于CD4013芯片提醒器的設計和應用，只需要有1人按壓1次按鈕開關，通過指示燈其他人就明確知道下一個動作的發生；

　　（2）在控制對象內減少了揚聲器頻繁鳴響產生的噪聲；

　　（3）可以延長按鈕開關的使用壽命；

　　（4）現有技術的提醒器可以方便地升級為本設計的提醒器。

　　6結語

　　在設計中，基于CD4013的提醒器很好地達到了設計要求，當第1個人按壓按鈕開關SB后，發光二極管D31、D32、D33點亮，當第2個人再次按壓按鈕開關SB后，發光二極管D31、D32、D33仍然處于點亮狀態，只有當第1個人通過開關SW打開后門之后，發光二極管D31、D32、D33才熄滅。

　　CD4013芯片的第一種計數和復位連接原理中所使用的D觸發器只工作在計數狀態，只要有人按壓1次按鈕開關，D觸發器就翻轉1次，這樣發光二極管的亮滅與按壓的次數有關，奇數次發光二極管亮，偶數次發光二極管滅。CD4013芯片的第二種計數和復位連接原理和CD4013芯片的置位和復位連接原理中所使用的D觸發器工作在復位狀態和置位狀態，很好地解決了發光二極管的亮滅與按壓次數有關的問題。

　　系統中使用的發光二極管也可以采用隱藏式設計，將發光二極管隱藏在按鈕開關外殼內部，在正對應發光二極管的外殼處印有相關文字，如“已經有人按過”等等。

　　系統也可以采用以單片機為核心的最小系統來設計，系統的硬件組成將更加簡單，在實際應用中可以直接使用控制對象上現有的微控制器，如語音報站器中的微控制器等，相應提醒器中的指示燈也可以采用LED點陣或者小型液晶顯示屏等等。