停车场车位计数电路.docx
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停车场车位计数电路
1设计任务描述
1.1设计题目：
停车场车位计数电路
1.2设计要求
1.2.1设计目的
（1）掌握计数、显示电路的构成、原理与设计方法；
（2）熟悉集成电路的使用方法。
1.2.2基本要求
（1）按共100空车位计，可手动设置空位数目；
（2）车出入划卡，各有一个划卡位；
（3）对出入车辆记录，出1车则多一空位，入一车则少一空位；
1.2.3发挥部分
（1）每有车出入时系统自动发出提示信号；
（2）停车场已用车位和剩余车位达到整百数时系统自动发出提示信号；
2设计思路
根据此次课程设计的要求，我设计的停车场车位计数电路基本部分主要可分为四个部分，分别为接收脉冲信号系统；计数器功能预置系统；车位计数系统；译码显示系统；。
我设计的停车场车位计数电路的发挥部分有两处，分别为每有车辆进出时系统提示电路和车位计数达到整百时系统提示电路。
入口处和出口处的脉冲信号经由逻辑门电路组成的脉冲接收系统统一输送到两组计数器的脉冲信号接收端，使两组计数器实现同步计数功能。
同时两处脉冲控制由两个定时器555所组成的施密特触发器和反相器所组成的计数器功能预置系统使两组计数器分别实现加、减功能。
计数器产生信号输送到由译码和发光二极管显示器所组成的译码显示系统并由其显示输出。
经查找资料后确定各系统实现其功能所采用的元件：
（1）接受脉冲信号系统：
一个7409N；
（2）计数功能预置系统：
二个555定时器和二个0.01uF的电容器；（3）车位计数系统：
六个4209BT；（4）译码显示系统：
六个4511BT和六个发光二极管显示器；
我所设计的发挥部分：
每有车辆出入停车场时都会有一秒的提示音发出，其由555定时器组成的单稳态触发器和多谐振荡器外加扬声器组成。
脉冲经过单稳态触发器实现对多谐振荡器输出的时间控制；当计数器输出值变化一百时会有闪烁光和声音提示，由555定时器组成的单稳态触发器控制同样由555定时器组成的多谐振荡器时间输出。
4各部分电路设计及参数计算
4.1接收出脉冲信号部分的设计及参数计算
图4.1接收脉冲信号电路
本电路中的接收脉冲信号电路是由一个与门够成，它可以将两处脉冲信号合而为一统一的送入电路中的计数器，实现其计数功能。
工作原理：
为使两处的计数器同步的工作，在两处信号之间加个7409N与门，使两处的脉冲信号可以做到对两组计数器的同步控制。
4.2计数器功能预置电路部分的设计及其参数计算
图4.2计数器功能预置电路
本电路中的计数器功能预置电路同样也是为了使两组计数器同步工作而设计的。
它是由两个相同型号的555定时器组成的施密特触发器及逻辑门电路组成的。
输出端直接与计数器功能设置端相连（两组计数器之间用一个7402N和7405N反相器相连）。
工作原理：
脉冲产生的信号由于某些原因不可能出现正规的方波信号，而计数器实现功能预置需要正规的方波信号，所以需要一个波形整形电路。
为了降低计数器的误差，计数器功能设置端所接收的有效信号不能大于脉冲很多。
所以我选择了由555定时器组成的施密特触发器做为此部分的整形和输出主体。
所输出的方波信号经由逻辑门电路处理后送至计数器功能设置端。
4.3计数电路部分的设计及参数计算
图4.3计数电路
本电路由六个十进制的计数器4029BT组成，分为两组，分别对已用车位和空余车位进行计数。
两组计数器功能设置端通过一个反相器连接后连接到整个电路的计数器功能预置电路输出端。
即实现两组计数器可以实现一组为加计数，另一组为减计数。
此处涉及到一个电路初始时空余车位为100时的置数问题。
本电路采用手动的置数方法。
当系统工作时闭合开关，空余车位的百位计数器开始正常的计数，否则接通电源后，其百位总显示1。
4.4译码显示电路部分的设计及参数计算
图4.4译码显示电路
本部分由六个4511BT和六个显示器组成，分别实现对已用车位和空余车位的计数器译码输出，直观的显示给顾客和停车场工作人员。
准确的对停车场车位计数进行显示输出。
显示器采用的七段式数字显示器为共阴极发光二极管显示器。
译码器将8421BCD码译出后经驱动器点亮显示器的对应端使其发光在显示器上输出。
4.5剩余车位达到10个及10个以下时闪烁光提示电路的设计及参数计算
4.5.1剩余车位达到10个及10个以下时闪烁光提示电路的设计
图4.5
图4.4.1剩余车位达到10个及10个以下时闪烁光提示电路
剩余车位达到10个及10个以下时闪烁光提示电路由一个由555定时器组成的多谐振荡器与若干个逻辑门电路组成。
空余车位计数器的十位百位计数器输出端经若干个逻辑或电路作用后连接到振荡器的控制端，实现当十位百位计数器计数分别为9和1的时候振荡器开始工作，产生频率为1.2KHz使发光二极管闪烁。
4.5.2剩余车位达到10个及10个以下时闪烁光提示电路参数计算
参数标注如图4.5所示555振荡器的周期可由下列公式计算：
T=t1+t2=1ms
t1=0.7（R1+R2+RRP+R2）C1
t2=0.7R2C1
若选定脉冲占空比
为0.6，可得
=
=0.6
t1=0.6
1ms=0.6ms
t2=T-t1=1-0.6=0.4ms
取电容为0.22uF，R2为2.4K
时计算R1得610
。
符合实际取值。
4.6已用车位数达到100时长鸣提示电路的设计及参数计算
4.6.1已用车位数达到100时长鸣提示电路的设计
图4.5已用车位数达到100时长鸣提示电路
此提示电路够成与剩余车位达到10个及10个以下时闪烁光提示电路基本一样。
同样产生1.2KHz的频率使扬声器一直工作。
其采用逻辑与非门控制555定时器的工作，与非门的输入端连接已用车位百位的计数器。
整个电路主要围绕产生一定的交流信号供给扬声器工作和信号产生器的可控制性所设计的。
4.6.2已用车位数达到100时长鸣提示电路参数计算
参数标注如图4.5所示555振荡器的周期可由下列公式计算：
T=t1+t2=1ms
t1=0.7（R1+R2+RRP+R2）C1
t2=0.7R2C1
若选定脉冲占空比
为0.6，可得
=
=0.6
t1=0.6
1ms=0.6ms
t2=T-t1=1-0.6=0.4ms
取电容为0.22uF，R2为2.4K
时计算R1得610
。
符合实际取值。
4.7每有车辆出入时提示电路的设计及参数计算
4.7.1每有车辆出入时提示电路的设计
图4.6每有车辆出入时提示电路
此提示电路由两个555定时器分别组成单稳态触发器和和多谐振荡器组成.CP控制单稳态触发器输出一定时间的有效信号控制多谐振荡器工作,输出一定频率的交流信号使发光二极管闪烁,扬声器发声。
实现每有车辆出入时,闪烁发光提示和声音提示均以1.2KHz的频率工作,持续1秒。
4.7.2每有车辆出入时提示电路的参数计算
对于单稳态电路:
要求每有一个CP电路输出2秒即
=1秒,假定电容为0.01uF。
由公式
=1.1RC得R=100K
。
符合实际。
对于多谐振荡器:
要求工作时输出1.2KHz频率。
参数标注如图4.6所示555振荡器的周期可由下列公式计算：
T=t1+t2=1ms
t1=0.7（R1+R2+RRP+R2）C1
t2=0.7R2C1
若选定脉冲占空比
为0.6，可得
=
=0.6
t1=0.6
1ms=0.6ms
t2=T-t1=1-0.6=0.4ms
取电容为0.22uF，R2为2.4K
时计算R1得610
。
符合实际取值
4.8已用车位达整百数时提示电路的设计及参数计算
4.8.1已用车位达整百数时提示电路的设计
图4.7已用车位达整百数时提示电路
此电路同样由单稳态触发器和多谐振荡器组成,由单稳态触发器控制振荡器输出时间。
即每有车辆出入时,单稳态触发器控制振荡器输出频率为1.2KHz的交流信号,持续10秒。
4.8.2已用车位达整百数时提示电路的参数计算
对于单稳态电路:
要求每有一个CP电路输出2秒即
=1秒,假定电容为10uF。
由公式
=1.1RC得R=1K
。
符合实际。
对于多谐振荡器:
要求工作时输出1.2KHz频率。
参数标注如图4.6所示555振荡器的周期可由下列公式计算：
T=t1+t2=1ms
t1=0.7（R1+R2+RRP+R2）C1
t2=0.7R2C1
若选定脉冲占空比
为0.6，可得
=
=0.6
t1=0.6
1ms=0.6ms
t2=T-t1=1-0.6=0.4ms
取电容为0.22uF，R2为2.4K
时计算R1得610
。
符合实际取值
5工作过程分析
本次设计的停车场车位计数电路，是以停车场出入口脉冲信号为计数器触发信号，实现对经过出入口的车辆进行分别计数的装置。
每个计数器的循环周期有十。
对空余车位计数的计数器有手动置100的功能。
本系统的设计电路由计数器功能预置模块、电源模块、译码显示电路模块、提示电路模块等几部分组成。
出入口脉冲输入本装置的时间差须大于一个脉冲的有效电平时间。
出入口脉冲输入本装置后，使计数器进行计数，同时经过计数器功能预置电路控制计数器的加减计数。
计数器均为十进制计数器。
即个位计满十个CP（十辆车）时，计数器的输出做为十位的时钟向其进（借）位，使十位计数计数器十位计数器计满十个CP时，其输出作为百位的时钟使百位的计数器开始计数。
译码显示电路将计数器输出状态送到七段显示译码器译码，通过七位LED七段显示器显示出来。
6元器件清单
序号
元件名称
规格及用途
数量
1
定时器
555
8
2
计数器
4029BT
6
3
译码器
4511BT
6
4
显示器
SEG-COM
6
5
反相器
74HC1G04
3
6
二输入与门
7402N
1
7
二输入与非门
7404N
1
8
电阻
100K
1
9
电阻
1K
1
10
电阻
610
4
11
电阻
2.4K
4
12
电容
0.01uF
3
13
电容
0.22uF
4
14
电容
10uF
1
15
发光二极管
LED1
2
7主要元器件介绍
7.17402N单个2输入与门
7.1.1引脚图
7.1.2功能表
输入
输出
AB
Y
00
0
01
0
10
0
11
1
7.1.3功能介绍
常用的逻辑与门元件，常用在计数器功能置数方面。
两输入端接计数器输出端，输出端与计数器的置数端相连。
实现置数功能。
7.24029BT十进制可逆计数器
7.2.1功能表
功能
CI
预置
PE
使能
BD
时钟
CP
预置数输入
ABCD
输出
QAQBQCQD
1
1
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
上升沿
上升沿
上升沿
ABCD
0000
ABCD
加计数
保持
减计数
7.2.3功能介绍
可逆的二-十进制计数器，有置数端，无清零端，常用在需要实现可以加减的计数电路中。
7.34511BT
7.3.2功能表
输入
输出
AB
Y
00
1
01
0
10
0
11
0
7.3.3功能介绍
常用在输出皆为1的转换电路中，具体置数功能。
完全使用于部分电源关闭应用I，I电路能使输出不能。
当他供电断开时，防止电流反向流过少坏元件。
小结
停车场车位计数电路是集模拟电子技术和数字电子技术为一体的一种综合应用，采用数字电路实现对车辆的进出数量的计算的装置。
整个电路有计数器、译码显示器、振荡器等几部分组成。
停车场计数电路具有高精确度和直观性，方便于停车场对车辆的管理，提高工作效率。
通过本次设计，了解了中规模集成器件组成数字电子钟的基本原理，同时也很好的掌握了分频器、计数器、译码器显示等数字系统的实现方法。
在设计的过程中，融入了自己的创新想法，增加了设计的兴趣。
通过这次对数字钟的设计与制作，我了解了一些设计电路的步骤，同时也了解了关于数字钟的设计原理与设计思想，更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。
在连接十进制的进位等接法中，要求熟悉逻辑电路及其芯片各引脚的功能，那么在电路出错时便能准确地找出错误所在并及时纠正了。
虽然设计时间很紧迫，但在设计的过程中我们还是学到不少东西的，由于有些芯片我们根本没有学过，我们在查找这些资料的过程中就学到了很多东西，有些芯片本来我们不懂的，但是经过查资料我们还是对那些不懂的芯片有了一定的了解。
通过在图书馆查找资料，借阅大量图书，和自主学习，我学到了许多知识，比如TTL器件和CMOS器件的区别，是否能共用。
还有发光二极管的工作原理，限流问题。
开发了自己发散思维的能力。
致谢
感谢我的指导老师黄硕老师在此次课程设计中给予我热情而耐心的指导。
黄老师不仅在我的原理图、接线图初稿设计时纠正了我许多错误，还指导了我应该去查找哪些方面的资料去完善这次设计，弥补出现的设计漏洞。
使我的设计有一个明确的主导思想，能够顺利而有条不紊地进行。
其次我要感谢我的小组成员。
在我设计出现障碍不能继续进行的时候，通过和他们一起讨论研究，最终攻克了许多难题，并且因为交流思想心得，也学到了许多新知识。
最后感谢学校给我们提供这种独立自主研究性学习的机会，充分开发了我们的创新能力。
参考文献
[1]康华光，邹寿彬，秦臻.电子技术基础.高等教育出版社，2005
[2]赵负图.数字逻辑集成电路手册.化学工业出版社，2004.11
[3]张庆双.实用电子200例.机械工业出版社，2003.4
[4]王吉祥，易凡.电子技术基础实验与课程设计.电子工业出版社，2002.2
[5]方大千，鲍俏伟.实用电子控制电路.国防工业出版社，2003.4
附录A1逻辑电路图
附录A2实际接线图
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