停车场计数器的设计.docx

停车场计数器的设计.docx

《停车场计数器的设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《停车场计数器的设计.docx（23页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

停车场计数器的设计

电子课程设计

　　　　　　　　　　　——停车场计数器

学院：

太原科技大学华科学院

专业：

电气工程及其自动化

班级：

电气122202H班

姓名：

白健

学号：

2

指导老师:

黄庆彩

2014年12月

一、设计任务与要求……………………………………１

二、总体框图……………………………………………2

三、选择器件……………………………………………３

四、功能模块　…………………………………………14

五、总电路图…………………………………………１９

心得………………………………………………………20

参考文献……………………………………………….。

２０

停车场计数器

一、设计任务与要求

　１.1　设计目的:

（１）掌握可任意预置的定时显示报警系统的构成、原理与设计方法；

（2）熟悉集成电路的使用方法。

1.２基本要求：

（1）能够预置初始车位数,能够显示空余车位，从0—999；

（２）在出口处里、外分别安装两个传感器（比如红外传感器）Ａ、B，每当有车辆进入时将顺序经过Ａ、B，每当有车辆出去时将顺序经过Ｂ、A，设计电路能够区分此车辆进入还是出去。

　（3）进入车辆,空余车位数减1；车辆离去，空余车位数加1。

二、总体框图

设计思路

我设计的停车场电子车位计数器电路主要有四大部分,即车位空位数计数部分、译码部分、显示部分和提示灯提示部分。

进出的每辆车都会触发门口的红外遥感,给计数器一个脉冲信号,使计数器进行加减计数，由显示部分将所剩余的车位数显示出来,提示灯部分提示是否有空余的车位。

（一）计数部分：

用三个可逆计数器74LS１92联级组成1０0进制可逆计数电路,预置最大值９99；

（二）译码部分：

用七段式译码器74LS48将8４21BCD码转化为共阴极七段数码管需要的逻辑状态二进制代码；

（三）显示部分:

采用共阴极七段式显示器，将二进制码以十进制的形式显示出来；

（四）　提示灯部分：

由５５5定时器组成的单稳态触发器驱动灯泡发光，提示空车位数为0。

三、选择器件

序号

元件名称

规格及用途

数量

1

定时器

LM５5５CN

1片

２

计数器

74LS１92N

3片

3

译码器

７4LS4８

3片

4

显示器

SEVEN－SＥG－COM-Ｋ

3片

5

三输入或门

4075BP

1片

6

四输入或门

40７2BD

3片

7

电阻排

RPAＣＫ73０0

3个

８

电阻

1　ｋ

1个

９

电容

1uＦ

1个

１０

电容

0．０1ｕF

1个

11

单刀双掷开关

SPDT

2个

１2

灯泡

4Ｖ　5W

1个

1３

导线

若干

3．1可逆计数器74ＬS192

计数开始时,先在RD端输入一个正脉冲，此时两个计数器均被置为0状态.此后在LD端输入“1”，RD端输入“0”，则计数器处于计数状态。

在个位的７4LS1９２

（1）的CU端逐个输入计数脉冲CP，个位的74LS１9２开始进行加法计数。

在第1０个ＣP脉冲上升沿到来后，个位7４LＳ192的状态从１０01→00００，同时其进位输出从0→1。

此上升沿使十位的７4LS192（２）从０000开始计数，直到第100个CP脉冲作用后，计数器由１00１1０01恢复为0０0０000０，完成一次计数循环.当第一级计数器的ＣＰU端接收到脉冲信号时，计数器进行加法计数;当计数器的CPD端接收到脉冲信号时，计数器进行减法计数和加法计数。

第一级计数为9时下一个脉冲到来时，第一级计数器加1进位变零，向上一级进位;减法计数时，当第一级计数器为0时，下一个脉冲到来时，上一级计数器借位,第一级从1０减1变为9,

3．1.1逻辑符号和引脚图

图3。

1　（a）逻辑符号和（b）引脚图

（a）

（b）

真值表:

MR

PL

ＣPU

CPD

MODE工作模式

Ｈ

X

X

X

Reｓｅｔ（Asyn．）清除

L

L

X

X

Pｒesｅt（Asyn.）预置

Ｌ

Ｈ

Ｈ

H

NoＣｈange保持

Ｌ

Ｈ

↑

H

Count　Up加计数

L

Ｈ

H

↑

CｏｕntDoｗN减计数

3．1．2功能表

表　3。

1　７４LS1９2功能表

         输入

  输出

MR

P3

P2

P1

Ｐ0

Q3

Ｑ2

Q1

Q0

 1

×

×

 ×

×

×

×

×

０

0

0

０

 0

 0

×

 ×

d

c

b

a

ｄ

c

b

a

 ０

 1

1

×

×

×

×

   　加计数

 0

 1

 1

×

×

×

×

   减计数

OpｅｒａtingCoｎdｉtiｏns建议操作条件：

Ｓymbol符号

Pａraｍetｅr　参数

最小

典型

最大

UNＩT单位

ＶCC

SuppｌyＶoltage电源电压

５4

4．5

5.0

5．5

V

７4

４。

７5

5.0

5。

２5

TA

OpeｒａtｉｎgAmｂienｔＴeｍperaｔureRanｇｅ操作环境温度范围

54

–５5

2５

12５

℃

7４

0

25

7０

IＯH

OutputCurrent—Ｈiｇh　输出电流－高电平

54,74

—

-

–０．4

mA

IOL

OutputCｕrrｅnt—Low输出电流—低电平

54

－

—

４．０

mA

74

-

－

８．0

H＝高电平　L=低电平　X=不定（高或低电平）　↑=由“低”→“高"电平的跃变

３。

1。

3　功能介绍

74LＳ１92同步十进制可逆计数器具有双时钟输入，可以执行十进制加和减法计数并具有清除、置数等功能。

当清除端CR=1时，计数器直接清零（称为异步清零）。

执行其它功能时,ＣR＝0。

当CＲ=LＤ=0时，数据直接从输入端ＤA、ＤB、DC、ＤD置入计数器;当CR=0、ＬＤ=１时，执行计数功能。

当CPＤ=１时，计数脉冲由加计数端CＰD输入，在计数脉冲上升沿按８421编码执行十进制加法计数。

当CＰU=1时，计数脉冲由减法计数端ＣＰD输入,在计数脉冲上升沿按8421编码执行十进制减法计数。

当第一级计数器的CPU端接收到脉冲信号时，计数器进行加法计数；当计数器的CPＤ端接收到脉冲信号时，计数器进行减法计数和加法计数.第一级计数为9时下一个脉冲到来时，第一级计数器加1进位变零，向上一级进位;减法计数时,当第一级计数器为0时，下一个脉冲到来时,上一级计数器借位，第一级从1０减1变为9.

74ＬＳ１92引脚功能介绍：

引脚功能表:

 ＣＰU

 ＣountUpClｏckPulseInput计数芯片时钟脉冲输入

 ＣPD　

CouｎtDownClｏｃkPulseInput倒计时时钟脉冲输入

 MR

 ＡsynｃhroｎousMａsｔeｒResｅt　（Cｌeａr）Inpuｔ异步主复位（清除）输入

 PL

 AsynchrｏnousPａｒaｌlｅlLｏaｄ（AｃｔｉveＬOW）Ｉnput异步并行负载（低电平）输入

 Ｐn

 PａrａlｌelDaｔaInpuｔs并行数据输入

 Qn

 Ｆliｐ－FｌopＯutputs（Noｔeｂ）触发器输出（附注b　）

 TＣD

 TｅrmiｎalCountＤowｎ（Ｂorrｏw）Output　（Noteb）　终端倒计时（借）输出（注b　）

 TCＵ

 TeｒｍinalCoｕnt　Up（Carｒy）Ｏｕtpｕt（Noteb）　终端数最多输出（注ｂ）

NＯTES:

ﻫ a.1TTLＵNIT　单位Loaｄ　（U。

L。

）＝　40mAHIGH/1。

6ｍAＬOＷ。

 ｂ。

TｈｅＯｕtｐutLOWdriｖefaｃtor　is2.５Ｕ.L.foｒＭilitary（54）ａnd5U．L.fｏrＣoｍｍeｒciａl（７4）TeｍｐerａturｅＲaｎｇｅsLS1９2　LOGIＣEQUＡTIONS

DC　SＰEＣIＦIＣATIONS直流电气规格:

Ｓymbｏl符号

Paｒametｅr　参数

Lｉmitｓ限制范围

UNIT单位

TesｔＣonditioｎｓ条件

最小

典型

最大

VIH

IｎpｕtHIGHVｏlｔage输入高电平电压

2.0

-

—

V

Ｇuarａnteed　Inｐｕｔ　ＨIＧHＶoltaｇefｏrＡllInｐuｔs

VＩL

InpｕtLOＷVoltage输入低电平电压

５４

－

－

0.7

v

Guaｒanｔeeｄ　Inｐｕt　LOWVoltagｅfoｒ　AllInｐｕts

74

—

－

0。

8

VＩＫ

ＩnｐｕtClaｍｐDiode　Volｔage钳位二极管输入电压

—

–０。

６5

－1。

５

V

ＶCC＝最小，ＩIＮ＝–１８mA

VOH

OutputＨIGHVoltage输出高电平电压

５4

2。

５

3。

5

－

V

VＣC=最小，IＯＨ=　最大,VＩN=VＩH　CC　ＯＨINＩHor　ＶＩＬpeｒTruthTabｌe真值表

7４

2。

7

3．５

—

VOL

ＯｕtｐｕtLOWVoltaｇe输出低电平电压

54,74

-

0.2５

０．4

V

IOL=4．0mＡ

VCC=VＣC　最小，VIＮ＝VＩL

74

—

0。

３5

0.5

IOＬ=8．0mA

IＩＨ

Input　ＨIGＨ　Current输入高电平电流

—

—

２0

μＡ

VCC　=最大,VIN=２。

7V

-

—

０。

1

mA

VCＣ＝　最大,ＶIN=7.０Ｖ

ＩIＬ

ＩnputLOWCurreｎｔ输入低电平电流

—

-

–０。

4

mA

VCC　=最大,VIN=0。

4Ｖ

ＩOＳ

Sｈort　CｉrcuitCurrent（Ｎｏte1）短路电流

–20

－

–１0０

ｍA

VCC=最大

ICＣ

PoweｒSｕpｐlyＣｕrrent电源电流

—

-

３４

mA

VCC=最大

AＣＣHARACＴERISTICS　（TA=2５℃）交流特性（TA=25℃）:

Syｍbol符号

Pａramｅtｅr参数

Lｉmｉts限制范围

ＵNIT单位

ＴestCoｎｄiｔｉoｎｓ测试条件

最小

典型

最大

fＭax

Ｍaxｉmum　ＣlockFrequｅncy最大时钟频率

25

３２

-

MHｚ

VCC=5。

0VＣL=１5pＦ

tPLＨtPHL

ＣＰUInｐuｔtoTCＵ　OuｔpｕtＣPU输入到TCU输出

-

1718

２６　2４

ns

tPＬＨｔPHL

CPDInｐuｔtｏTCDOutpuｔCPD输入到TCD输出

—

１615

2424

ns

tPLHｔPＨＬ

Cloｃｋ　到Q

-

273０

38　47

ns

ｔPLＨtPHＬ

ＰL到　Q

-

2４25

4040

ｎs

ｔＰHL

MＲInpｕttoAnyOuｔpuｔ

—

2３

３５

ns

交流安装要求（TA＝2５℃）　

Ｓyｍｂol符号

Ｐarameter　参数

Limitｓ限制范围

UＮＩＴ单位

ＴesｔCondｉtiｏns 测试条件

最小

典型

最大

tＷ

Ａnｙ　PulsｅWidth任何脉冲宽度

2０

—

-

ns

ＶＣＣ=　５.0V

tｓ

ＤataSetupTime数据设置时间

２０

—

－

nｓ　

tｈ

DaｔaHoｌdTime数据保持时间

5．0

-

-

ns

tｒec

RecoveryTｉme恢复时间

40

-

－

ｎs

3.２　74LS48译码器

引脚介绍：

引出端符号

A0→A3　译码地址输入端

BI/RBO消隐输入（低电平有效）/脉冲消隐输出（低电平有效）

LＴ灯测试输入端（低电平有效）

RBＩ　脉冲消隐输入端（低电平有效）

Ya→Yｇ　段输出

【1】测试条件中的“最小”和“最大”用推荐工作条件中的相应值　

工作条件：

54４8/7448

54LＳ48/7４LS４８

单位

最小

额定

最大

最小

额定

最大

电源电压VCＣ

54

4.５

５

5。

５

４.5

5

5。

５

V

７4

4.7５

5

5．25

4．75

5

5。

25

输入高电平电压Vh

2

2

V

输入低电平电压Vl

５4

0。

8

0.７

V

７4

0.８

0.8

Ｖ

输入高电平电流Ｉh

Yａ-Yg

—400

-1０0

uＡ

ＢI/RBO

—2０0

—５0

输出低电平电流Ｉoｌ

Ya—Yｇ

54

6.4

2

mＡ

74

6。

4

６

BI/ＲBO

5４

8

１.6

74

８

３。

2

3.3　　555集成定时器

3．3.１LM555CN引脚图

ＬM5５5ＣN相关参数

Tｅchnicaｌ／CatａｌogInfｏrmatioｎ

LM５55CN

Ｖendoｒ

FａiｒｃhｉlｄSemｉcoｎｄuctor

类别

IntegratedCircuｉts（ICs）

类型

55５　Ｔype，Timer／Oscillaｔoｒ　（Singlｅ）

频率

-

Coｕｎt

-

电源电压

４．5V～１6V

电流

１５ｍＡ

封装/外壳

８－DIP

Ｐackaging

Ｔｕbｅ

工作温度

０°C~　７０°Ｃ

Lead　Free　Sｔatus

LeaｄＦｒeｅ

RoHSStａtus

RoHＳCoｍｐliant

其他名称

LM555CNLＭ５55CNLM55５CNFSNDＬM555CNFＳNDＬM５55CNFＳ

3.3。

２基本原理

各引脚的功能

1脚：

外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。

2脚:

低触发端

3脚:

输出端Vｏ

４脚：

是直接清零端。

当

端接低电平，则时基电路不工作，此时不论

、TH处于何电平，时基电路输出为“0”,该端不用时应接高电平。

５脚：

ＶC为控制电压端.若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0．０1μF电容接地,以防引入干扰。

6脚：

TＨ高触发端

7脚：

放电端。

该端与放电管集电极相连,用做定时器时电容的放电。

８脚：

外接电源ＶCC，双极型时基电路VCＣ的范围是４.5~16V,CMＯS型时基电路VＣC的范围为3~18V。

一般用５V。

５5５定时器的内部电路由分压器，电压比较器C1和C2，简单SＲ锁存器,放电三极管T以及缓冲器Ｇ组成。

三个5千欧的电阻串联组成分压器，为比较器C1C2提供参考电压.当控制电压端（5）悬空时，比较器C１C2的基准电压分别为2Ｖcc/３和Vcc/3。

管脚6为C1的信号输入端，称为阈值输入端；关脚2是比较器C2的信号输入端，称为触发输入端.如果控制电路电压端（5）外接电压ｖ,则比较器电压C1　C2的基准电压就变为v和ｖ/2。

比较器C1C2的输出控制SR锁存器和放电三极管T的状态。

放电三极管T为外接电路提供放电通路,在使用定时器时，该三极管的集电极（7脚）一般都要飞、外接上拉电阻。

4管脚为直接复位输入端,当其为低电平时，不管其他输入端的状态如何,输出端即为低电平。

当ｖｉ1大于２Vcc／3，ｖi2大于Vｃc/3时,比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平，简单SＲ锁存器Q端置0，放电三极管T导通,输出端为低电平.

当vi１小于２Vcc/３，vi2小于Ｖcc/3时，比较器C1输出高电平，C2输出低电平,简单SＲ锁存器置1，放电三极管截止,输出端为高电平。

当ｖi1小于２Vcc　/3，ｖｉ２大于Ｖcｃ/3时，简单SＲ锁存器R＝１,S=１锁存器状态不变,电路保持原状态不变。

3。

3。

3功能表

输入

输出

阀值输入

触发输入

复位

输出

放电管T

0

０

导通

<

Vｃｃ

〈

Ｖｃc

1

1

截止

〉

Vｃc

〉

Vcc

1

0

导通

<

Vcc

＞

Ｖcｃ

1

不变

不变

四、功能模块：

４。

1可逆计数电路的设计

图4．1　可逆计数电路

由于本次设计的要求是设计0~99９的电子车位计数器,所以用3个7４ＬS192连起来组成计数器部分,给百位预置数为1,接通电路后，先给百位进行数值预置,当第一级计数器的CPU端接收到脉冲信号时，计数器进行加法计数;当计数器的CPD端接收到脉冲信号时,计数器进行减法计数和加法计数。

第一级计数为９时下一个脉冲到来时,第一级计数器加1进位变零,向上一级进位；减法计数时,当第一级计数器为0时,下一个脉冲到来时,上一级计数器借位,第一级从1０减１变为9。

4.2译码显示电路的设计及计算

4.２。

1译码显示电路的设计

每当计数器进行加（或减１）计数时,译码器的输入端接到计数器的输出84２1BCD码，将其转化为二进制数,再由显示器显示出二进制数。

与联级计数器十位、百位相连的译码器灭零端接低电平使显示器上十位、百位为零时不显示零。

4。

2．2　译码显示电路的计算

显示器的工作电压为1.６V，译码器接的高电平为5V，则加在电阻两端的电压为Ｖ=5-1.6V=3．4V。

显示器的工作电流为几十毫安，则所加电阻的阻值为R=U/Ｉ=3。

4V/２0　mA=１７0Ω

图4．2译码显示电路

刚开始接通电路时数码管的显示电路如下：

图4。

3提示灯电路

4.3提示灯电路的设计

该提示灯电路由555定时器组成的单稳态触发器去驱动灯泡使其发光的电路构成。

当触发器复位端施加高电平时，电路构成双稳态触发器.产生1HＺ方波，驱动报警灯报警。

此时,提示灯电路中的灯开始发光,提示停车场已经满位。

工作过程分析

由于本次设计的要求是设计0～999的电子车位计数器，所以用3个7４LS１92连起来组成计数器部分，给百位预置数为1,接通电路后,先给百位进行数值预置，当第一级计数器的ＣPU端接收到脉冲信号时,计数器进行加法计数；当计数器的CPＤ端接收到脉冲信号时,计数器进行减法计数和加法计数.第一级计数为９时下一个脉冲到来时,第一级计数器加1进位变零，向上一级进位；减法计数时,当第一级计数器为0时，下一个脉冲到来时，上一级计数器借位,第一级从10减1变为９，

当计数电路处于计数状态，有车进入时，将对红外遥感进行开→断的作用，再由555触发器产生一个脉冲传到可逆计数器74LＳ192的ＣＰD端,计数器进行减１计数,计数器的输出端与译码器74ＬＳ48相连，译码器将计数器输出的8421BCＤ码转化为对应字段的输出，在于七段式显示器相连，数码管一使劲指数显示出当前的车位空位数。

当有车离开停车场时,55５产生的脉冲传到可逆计数器７4LS1９２的CPU端，计数器进行加1计数，通过译码显示电路显示出当前的车位空位数，较划卡前多出1空位。

当计数器计数到999时,通过与门电路配合或门对输入进行锁住，由于输入脉冲是下降沿触发，则采用或门进行处理。

图４．３提示灯电路

五、总电路图：

心得

停车场空位显示电路是一种很实用的电子电路。

它主要由计数电路、译码电路、显示电路组成。

它与电子计数电路大致相同，其不同之处在于采用可逆计数器，因为它不是单一的加计数或减计数，而且随进车、出车而相应的减、加计数，这也是该题目设计的重点所在。

通过本次停车场空位显示电路的设计，既巩固了所学知识，又是我对计数电路、显示电路有了进一步的了解,拓展了知识面。

我掌握了可逆计数器的原理和基本用法，特别是７4LＳ192的功能及接法。

可用译码器、显示器集成在一起的集成LED显示器,可使电路更加简单，但我并未采用，原因在于它不能直观的体现译码器的工作原理。

本次课程设计极大地锻炼了我自主学习的能力.刚看到设计题目的时候,感觉很茫然，因为图书馆及网上均未找到与停车场空位显示电路直接相关的资料。

通过对设计要求的分析及查阅所搜集到的资料，我意识到搜集的资料不是现成的让你来照用的，而是在你设计过程中提供思路的.停车场空位显示电路就是一种实用的电子显示电路,它得采用可逆计数器，然后我从网上查找到可逆计数器７4LＳ192的相关资料，借鉴一些使用电子电路的例子设计出了一个简单的电路，在老师的指导下，经过多次修改,最终设计出了该电路。

很庆幸能有这样一次课设的机会,让我学尝试了理论与实际的结合,让我学到了很多知识,让我认识到了自己的不足，让我明确了努力的方向。

在以后的学习生涯中我会不断的完善自己,用更多知识来丰富和充实自己，这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题,最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。

在老师的身上我学得到很多实用的知识，在次我表示感谢！

同时,对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢.

参考文献

１。

康华光.电子技术基础【M】.北京；高等教育出版社．1９8０。

2.赵保经,CMOS集成电路【M】．北京；国防工业出版社，19９6。