停车场计数器的设计.docx

1、停车场计数器的设计电子课程设计停车场计数器学院:XX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：白健学号：1指导教师：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 根本要求：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方红外传感器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

2、，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局部，即车位空位数计数局部、译码局部、显示局部和提示灯提示局部。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，使计数器进展加减计数，由显示局部将所剩余的车位数显示出来，提示灯局部提示是否有空余的车位。一计数局部：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；二译码局部：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；三显示局部：采用共阴极七段式显示器，将

3、二进制码以十进制的形式显示出来；四提示灯局部：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LM5551片2计数器74LS192N3片3译码器74LS483片4显示器SEVEN-SEG-K3片5三输入或门4075BP1片6四输入或门4072BD3片7电阻排RPACK7 300 3个8电阻1 k1个9电容1 uF1个10电容0.01 uF1个11单刀双掷开关SPDT2个12灯泡4V 5W1个13导线假设干3.1 可逆计数器 74LS192计数开场时，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，

4、RD 端输入“0，那么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开场进展加法计数。在第10个CP脉冲上升沿到来后，个位74LS192的状态从10010000，同时其进位输出从01。此上升沿使十位的74LS192(2)从0000开场计数，直到第100个CP脉冲作用后，计数器由1001 1001恢复为0000 0000，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，计数器进展加法计数；当计数器的CPD端接收到脉冲信号时，计数器进展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

5、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：MRPLCPUCPDMODE工作模式HXXXReset (Asyn.)去除LLXXPreset (Asyn.)预置LHHHNo Change保持LHHCount Up加计数LHHCount DowN 减计数3.1.2 功能表表3.1 74LS192功能表 输入 输出MRP3P2P1P0Q3Q2Q1Q01000000dcbadcba011 加计数011 减计数Operating Conditions 建议操作条件：Symbol

6、符号Parameter 参数最小典型最大UNIT 单位VCCSupply Voltage 电源电压544.55.05.5V744.755.05.25TAOperating Ambient Temperature Range操作环境温度X围5455251257402570IOHOutput Current High 输出电流-高电平54,74-0.4mAIOLOutput Current Low 输出电流-低电平54-4.0mA74-8.0H=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

7、计数并具有去除、置数等功能。当去除端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，计数器进展加法计数；当计数器的CPD端接收到脉冲信号时，计数器进展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

8、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 Count Up Clock Pulse Input 计数芯片时钟脉冲输入CPD Count Down Clock Pulse Input 倒计时时钟脉冲输入MR Asynchronous Master Reset (Clear) Input 异步主复位去除输入PLAsynchronous Parallel Load (Active LOW) Input 异步并行负载低电平输入PnParallel Data Inputs 并行数据输入QnFlip-

9、Flop Outputs (Note b) 触发器输出附注b TCDTerminal Count Down (Borrow) Output (Note b) 终端倒计时借输出注b TCU Terminal Count Up (Carry) Output (Note b) 终端数最多输出注b NOTES:a. 1 TTL UNIT 单位 Load (U.L.) = 40 mA HIGH/1.6 mA LOW.b. The Output LOW drive factor is 2.5 U.L.for Military(54)and 5 U.L.for mercial(74)Temperature

10、Ranges LS192 LOGIC EQUATIONSDC SPECIFICATIONS直流电气规格：Symbol 符号Parameter 参数Limits限制X围UNIT 单位Test Conditions 条件最小典型最大VIHInput HIGH Voltage输入高电平电压2.0-VGuaranteed Input HIGH Voltage for All InputsVILInput LOW Voltage 输入低电平电压54-0.7vGuaranteed Input LOW Voltage for All Inputs74-0.8VIKInput Clamp Diode Volt

11、age 钳位二极管输入电压-0.65-1.5VVCC = 最小, IIN = 18 mAVOHOutput HIGH Voltage 输出高电平电压542.53.5-VVCC = 最小, IOH = 最大, VIN = VIH CC OH IN IH or VIL per Truth Table真值表742.73.5-VOLOutput LOW Voltage 输出低电平电压54,74-0.250.4V IOL=4.0mAVCC = VCC 最小, VIN = VIL 74-0.350.5IOL=8.0mAIIHInput HIGH Current输入高电平电流-20AVCC = 最大, VI

12、N = 2.7 V-0.1mAVCC = 最大, VIN = 7.0 VIILInput LOW Current输入低电平电流-0.4mAVCC = 最大, VIN = 0.4 VIOSShort Circuit Current (Note 1)短路电流20-100mAVCC = 最大ICCPower Supply Current电源电流-34mAVCC = 最大AC CHARACTERISTICS (TA = 25) 交流特性(TA = 25)：Symbol 符号Parameter 参数Limits限制X围UNIT单位Test Conditions 测试条件最小典型最大fMaxMaximum

13、 Clock Frequency最大时钟频率2532-MHzVCC=5.0V CL=15pFtPLH tPHLCPU Input to TCU Output CPU输入到TCU输出-17 1826 24nstPLH tPHLCPD Input to TCD Output CPD输入到TCD输出-16 1524 24nstPLH tPHLClock 到 Q-27 3038 47nstPLH tPHLPL 到 Q-24 2540 40nstPHLMR Input to Any Output-2335ns交流安装要求(TA =25)Symbol 符号Parameter 参数Limits 限制X围UN

14、IT 单位Test Conditions测试条件最小典型最大tWAny Pulse Width 任何脉冲宽度20 -ns VCC = 5.0VtsData Setup Time 数据设置时间20 -ns thData Hold Time 数据保持时间5.0 -nstrecRecovery Time 恢复时间40 -ns3.2 74LS48译码器引脚介绍：引出端符号A0A3 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YaYg 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：5448/7

15、44854LS48/74LS48单位最小额定最大最小额定最大电源电压VCC544.555.54.555.5V744.7555.254.7555.25输入高电平电压Vh22V输入低电平电压Vl540.80.7V740.80.8V输入高电平电流IhYa-Yg-400-100uABI/RBO-200-50输出低电平电流IolYa-Yg546.42mA746.46BI/RBO5481.67483.23.3 555集成定时器3.3.1LM555引脚图LM555相关参数Technical/Catalog InformationLM555VendorFairchild Semiconductor类别Inte

16、grated Circuits (ICs)类型555 Type, Timer/Oscillator (Single)频率-Count-电源电压4.5 V 16 V电流15mA封装/外壳8-DIPPackagingTube工作温度0C 70CLead Free StatusLead FreeRoHS StatusRoHS pliant其他名称LM555 LM555 LM555FS ND LM555FSND LM555FS3.3.2根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Vo4脚：是直接清零端。当端接低电平，那么时基电路不工作，此时不管、TH处

17、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。假设此端外接电压，那么可改变内部两个比拟器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01F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X围是4.5 16V，CMOS型时基电路VCC的X围为3 18V。一般用5V。555定时器的内部电路由分压器，电压比拟器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，为比拟器C1C2提供参考电压。当控制电压端5悬空时，比拟器C1C2的基准

18、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是比拟器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,那么比拟器电压C1 C2的基准电压就变为v和v/2。比拟器C1 C2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，比拟器C1输出低电平，比拟器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

19、。当vi1小于2 Vcc /3，vi2小于Vcc/3时，比拟器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2 Vcc /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T00导通VccVccVcc10导通Vcc1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0999的电子车位计数器，所以用3个74LS192连起来组成计数器局部，给百位预置数为1，接通电路后，先给百位进展数值预置，当第一级计数器的CP

20、U端接收到脉冲信号时，计数器进展加法计数；当计数器的CPD端接收到脉冲信号时，计数器进展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展加或减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1.6

21、V，译码器接的高电平为5V，那么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，那么所加电阻的阻值为R=U/I=3.4V/20 mA=170图4.2 译码显示电路刚开场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场发光，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0999的电子车位计数器，所以用3个74LS192连起来组成计数器局部，给百位预置数为

22、1，接通电路后，先给百位进展数值预置，当第一级计数器的CPU端接收到脉冲信号时，计数器进展加法计数；当计数器的CPD端接收到脉冲信号时，计数器进展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,将对红外遥感进展开断的作用，再由555触发器产生一个脉冲传到可逆计数器74LS192的CPD 端，计数器进展减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

23、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，计数器进展加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展锁住，由于输入脉冲是下降沿触发，那么采用或门进展处理。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一样，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

24、场空位显示电路的设计，既稳固了所学知识，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根本用法，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表达译码器的工作原理。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

25、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，在教师的指导下，经过屡次修改，最终设计出了该电路。很庆幸能有这样一次课设的时机，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缺乏，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，最后在教师的辛勤指导下，终于游逆而解。在教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教师再次表示忠心的感谢。参考文献1.康华光.电子技术根底【M】.；高等教育.1980。2.赵保经，CMOS集成电路【M】.；国防工业，1996。