停車場計數(shù)器的設計

停車場計數(shù)器的設計電子課程設計——停車場計數(shù)器學院:太原科技大學華科學院專業(yè)：電氣工程及其自動化班級：電氣122202H班姓名：白健學號：201222050201指導老師：黃慶彩2014年12月目錄設計任務與要求……1總體框圖……………2選擇器件……………3功能模塊…………14總電路圖…………19心得………20參考文獻………………..20停車場計數(shù)器一、設計任務與要求1.1設計目的：（1）掌握可任意預置的定時顯示報警系統(tǒng)的構(gòu)成、原理與設計方法；（2）熟悉集成電路的使用方法。1.2基本要求：（1）能夠預置初始車位數(shù)，能夠顯示空余車位，從0-999；（2）在出口處里、外分別安裝兩個傳感器（比如紅外傳感器）A、B，每當有車輛進入時將順序經(jīng)過A、B，每當有車輛出去時將順序經(jīng)過B、A，設計電路能夠區(qū)分此車輛進入還是出去。（3）進入車輛，空余車位數(shù)減1；車輛離去，空余車位數(shù)加1。二、總體框圖顯示器顯示器譯碼器譯碼器入車脈沖信號入車脈沖信號可逆計數(shù)器可逆計數(shù)器出車脈沖信號出車脈沖信號提示燈提示燈設計思路我設計的停車場電子車位計數(shù)器電路主要有四大部分，即車位空位數(shù)計數(shù)部分、譯碼部分、顯示部分和提示燈提示部分。進出的每輛車都會觸發(fā)門口的紅外遙感，給計數(shù)器一個脈沖信號，使計數(shù)器進行加減計數(shù)，由顯示部分將所剩余的車位數(shù)顯示出來，提示燈部分提示是否有空余的車位。（一）計數(shù)部分：用三個可逆計數(shù)器74LS192聯(lián)級組成100進制可逆計數(shù)電路，預置最大值999；（二）譯碼部分：用七段式譯碼器74LS48將8421BCD碼轉(zhuǎn)化為共陰極七段數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)二進制代碼；（三）顯示部分：采用共陰極七段式顯示器，將二進制碼以十進制的形式顯示出來；（四）提示燈部分：由555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器驅(qū)動燈泡發(fā)光，提示空車位數(shù)為0。三、選擇器件序號元件名稱規(guī)格及用途數(shù)量1定時器LM555CN1片2計數(shù)器74LS192N3片3譯碼器74LS483片4顯示器SEVEN-SEG-COM-K3片5三輸入或門4075BP1片6四輸入或門4072BD3片7電阻排RPACK73003個8電阻1k1個9電容1uF1個10電容0.01uF1個11單刀雙擲開關SPDT2個12燈泡4V5W1個13導線若干3.1可逆計數(shù)器74LS192計數(shù)開始時，先在RD端輸入一個正脈沖，此時兩個計數(shù)器均被置為0狀態(tài)。此后在LD端輸入“1”，RD端輸入“0”，則計數(shù)器處于計數(shù)狀態(tài)。在個位的74LS192(1)的CU端逐個輸入計數(shù)脈沖CP，個位的74LS192開始進行加法計數(shù)。在第10個CP脈沖上升沿到來后，個位74LS192的狀態(tài)從1001→0000，同時其進位輸出從0→1。此上升沿使十位的74LS192(2)從0000開始計數(shù)，直到第100個CP脈沖作用后，計數(shù)器由10011001恢復為00000000，完成一次計數(shù)循環(huán)。當?shù)谝患売嫈?shù)器的CPU端接收到脈沖信號時，計數(shù)器進行加法計數(shù)；當計數(shù)器的CPD端接收到脈沖信號時，計數(shù)器進行減法計數(shù)和加法計數(shù)。第一級計數(shù)為9時下一個脈沖到來時，第一級計數(shù)器加1進位變零，向上一級進位；減法計數(shù)時，當?shù)谝患売嫈?shù)器為0時，下一個脈沖到來時，上一級計數(shù)器借位，第一級從10減1變?yōu)?，3.1.1邏輯符號和引腳圖圖3.1（a）邏輯符號和(b)引腳圖（a）(b)真值表：MRPLCPUCPDMODE工作模式HXXXReset(Asyn.)清除LLXXPreset(Asyn.)預置LHHHNoChange保持LH↑HCountUp加計數(shù)LHH↑CountDowN減計數(shù)3.1.2功能表表3.174LS192功能表

輸入

輸出MRP3P2P1P0Q3Q2Q1Q0

1××

×××××0000

0

0×

×dcbadcba

0

1

1××××

加計數(shù)

0

1

1

××××

減計數(shù)OperatingConditions建議操作條件：Symbol符號Parameter參數(shù)

最小典型最大UNIT單位VCCSupplyVoltage電源電壓544.55.05.5V744.755.05.25TAOperatingAmbientTemperatureRange操作環(huán)境溫度范圍54–5525125℃7402570IOHOutputCurrent—High輸出電流-高電平54,74--–0.4mAIOLOutputCurrent—Low輸出電流-低電平54--4.0mA74--8.0H=高電平L=低電平X=不定（高或低電平）↑=由“低”→“高”電平的躍變3.1.3功能介紹 74LS192同步十進制可逆計數(shù)器具有雙時鐘輸入，可以執(zhí)行十進制加和減法計數(shù)并具有清除、置數(shù)等功能。當清除端CR=1時，計數(shù)器直接清零（稱為異步清零）。執(zhí)行其它功能時，CR=0。當CR=LD=0時，數(shù)據(jù)直接從輸入端DA、DB、DC、DD置入計數(shù)器；當CR=0、LD=1時，執(zhí)行計數(shù)功能。當CPD=1時，計數(shù)脈沖由加計數(shù)端CPD輸入，在計數(shù)脈沖上升沿按8421編碼執(zhí)行十進制加法計數(shù)。當CPU=1時，計數(shù)脈沖由減法計數(shù)端CPD輸入，在計數(shù)脈沖上升沿按8421編碼執(zhí)行十進制減法計數(shù)。當?shù)谝患売嫈?shù)器的CPU端接收到脈沖信號時，計數(shù)器進行加法計數(shù)；當計數(shù)器的CPD端接收到脈沖信號時，計數(shù)器進行減法計數(shù)和加法計數(shù)。第一級計數(shù)為9時下一個脈沖到來時，第一級計數(shù)器加1進位變零，向上一級進位；減法計數(shù)時，當?shù)谝患売嫈?shù)器為0時，下一個脈沖到來時，上一級計數(shù)器借位，第一級從10減1變?yōu)?。74LS192引腳功能介紹：引腳功能表：

CPU

CountUpClockPulseInput計數(shù)芯片時鐘脈沖輸入

CPDCountDownClockPulseInput倒計時時鐘脈沖輸入

MR

AsynchronousMasterReset(Clear)Input異步主復位（清除）輸入

PL

AsynchronousParallelLoad(ActiveLOW)Input異步并行負載（低電平）輸入

Pn

ParallelDataInputs并行數(shù)據(jù)輸入

Qn

Flip-FlopOutputs(Noteb)觸發(fā)器輸出（附注b）

TCD

TerminalCountDown(Borrow)Output(Noteb)終端倒計時（借）輸出（注b）

TCU

TerminalCountUp(Carry)Output(Noteb)終端數(shù)最多輸出（注b）NOTES:

a.1TTLUNIT單位Load(U.L.)=40mAHIGH/1.6mALOW.

b.TheOutputLOWdrivefactoris2.5U.L.forMilitary(54)and5U.L.forCommercial(74)TemperatureRangesLS192LOGICEQUATIONSDCSPECIFICATIONS直流電氣規(guī)格：Symbol符號Parameter參數(shù)Limits限制范圍UNIT單位TestConditions條件最小典型最大VIHInputHIGHVoltage輸入高電平電壓2.0--VGuaranteedInputHIGHVoltageforAllInputsVILInputLOWVoltage輸入低電平電壓54--0.7vGuaranteedInputLOWVoltageforAllInputs74--0.8VIKInputClampDiodeVoltage鉗位二極管輸入電壓-–0.65-1.5VVCC=最小,IIN=–18mAVOHOutputHIGHVoltage輸出高電平電壓542.53.5-VVCC=最小,IOH=最大,VIN=VIHCCOHINIHorVILperTruthTable真值表742.73.5-VOLOutputLOWVoltage輸出低電平電壓54,74-0.250.4VIOL=4.0mAVCC=VCC最小,VIN=VIL74-0.350.5IOL=8.0mAIIHInputHIGHCurrent輸入高電平電流--20μAVCC=最大,VIN=2.7V--0.1mAVCC=最大,VIN=7.0VIILInputLOWCurrent輸入低電平電流--–0.4mAVCC=最大,VIN=0.4VIOSShortCircuitCurrent(Note1)短路電流–20-–100mAVCC=最大ICCPowerSupplyCurrent電源電流--34mAVCC=最大ACCHARACTERISTICS(TA=25℃)交流特性(TA=25℃)：Symbol符號Parameter參數(shù)Limits限制范圍UNIT單位TestConditions測試條件最小典型最大fMaxMaximumClockFrequency最大時鐘頻率2532-MHzVCC=5.0VCL=15pFtPLHtPHLCPUInputtoTCUOutputCPU輸入到TCU輸出-17182624nstPLHtPHLCPDInputtoTCDOutputCPD輸入到TCD輸出-16152424nstPLHtPHLClock到Q-27303847nstPLHtPHLPL到Q-24254040nstPHLMRInputtoAnyOutput-2335ns交流安裝要求(TA=25℃)Symbol符號Parameter參數(shù)Limits限制范圍UNIT單位TestConditions

測試條件最小典型最大tWAnyPulseWidth任何脈沖寬度20--nsVCC=5.0VtsDataSetupTime數(shù)據(jù)設置時間20--nsthDataHoldTime數(shù)據(jù)保持時間5.0--nstrecRecoveryTime恢復時間40--ns3.274LS48譯碼器引腳介紹：引出端符號A0→A3譯碼地址輸入端BI/RBO消隱輸入（低電平有效）/脈沖消隱輸出（低電平有效）LT燈測試輸入端（低電平有效）RBI脈沖消隱輸入端（低電平有效）Ya→Yg段輸出測試條件中的“最小”和“最大”用推薦工作條件中的相應值工作條件：5448/744854LS48/74LS48單位最小額定最大最小額定最大電源電壓VCC544.555.54.555.5V744.7555.254.7555.25輸入高電平電壓Vh22V輸入低電平電壓Vl540.80.7V740.80.8V輸入高電平電流IhYa-Yg-400-100uABI/RBO-200-50輸出低電平電流IolYa-Yg546.42mA746.46BI/RBO5481.67483.23.3555集成定時器3.3.1LM555CN引腳圖LM555CN相關參數(shù)Technical/CatalogInformationLM555CNVendorFairchildSemiconductor類別IntegratedCircuits(ICs)類型555Type,Timer/Oscillator(Single)頻率-Count-電源電壓4.5V~16V電流15mA封裝/外殼8-DIPPackagingTube工作溫度0°C~70°CLeadFreeStatusLeadFreeRoHSStatusRoHSCompliant其他名稱LM555CNLM555CNLM555CNFSNDLM555CNFSNDLM555CNFS3.3.2基本原理各引腳的功能1腳：外接電源負端VSS或接地，一般情況下接地。2腳：低觸發(fā)端3腳：輸出端Vo4腳：是直接清零端。當端接低電平，則時基電路不工作，此時不論、TH處于何電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應接高電平。5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部兩個比較器的基準電壓，當該端不用時，應將該端串入一只0.01μF電容接地，以防引入干擾。6腳：TH高觸發(fā)端7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時器時電容的放電。8腳：外接電源VCC，雙極型時基電路VCC的范圍是4.5~16V，CMOS型時基電路VCC的范圍為3~18V。一般用5V。555定時器的內(nèi)部電路由分壓器，電壓比較器C1和C2，簡單SR鎖存器，放電三極管T以及緩沖器G組成。三個5千歐的電阻串聯(lián)組成分壓器，為比較器C1C2提供參考電壓。當控制電壓端（5）懸空時，比較器C1C2的基準電壓分別為2Vcc/3和Vcc/3。管腳6為C1的信號輸入端，稱為閾值輸入端；關腳2是比較器C2的信號輸入端，稱為觸發(fā)輸入端。如果控制電路電壓端（5）外接電壓v,則比較器電壓C1C2的基準電壓就變?yōu)関和v/2。比較器C1C2的輸出控制SR鎖存器和放電三極管T的狀態(tài)。放電三極管T為外接電路提供放電通路，在使用定時器時，該三極管的集電極（7腳）一般都要飛、外接上拉電阻。4管腳為直接復位輸入端，當其為低電平時，不管其他輸入端的狀態(tài)如何，輸出端即為低電平。當vi1大于2Vcc/3，vi2大于Vcc/3時，比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出高電平，簡單SR鎖存器Q端置0，放電三極管T導通，輸出端為低電平。當vi1小于2Vcc/3，vi2小于Vcc/3時，比較器C1輸出高電平，C2輸出低電平，簡單SR鎖存器置1，放電三極管截止，輸出端為高電平。當vi1小于2Vcc/3，vi2大于Vcc/3時，簡單SR鎖存器R=1,S=1鎖存器狀態(tài)不變，電路保持原狀態(tài)不變。3.3.3功能表輸入輸出閥值輸入觸發(fā)輸入復位輸出放電管T00導通<Vcc<Vcc11截止>Vcc>Vcc10導通<Vcc>Vcc1不變不變四、功能模塊：4.1可逆計數(shù)電路的設計圖4.1可逆計數(shù)電路由于本次設計的要求是設計0～999的電子車位計數(shù)器，所以用3個74LS192連起來組成計數(shù)器部分，給百位預置數(shù)為1，接通電路后，先給百位進行數(shù)值預置，當?shù)谝患売嫈?shù)器的CPU端接收到脈沖信號時，計數(shù)器進行加法計數(shù)；當計數(shù)器的CPD端接收到脈沖信號時，計數(shù)器進行減法計數(shù)和加法計數(shù)。第一級計數(shù)為9時下一個脈沖到來時，第一級計數(shù)器加1進位變零，向上一級進位；減法計數(shù)時，當?shù)谝患売嫈?shù)器為0時，下一個脈沖到來時，上一級計數(shù)器借位，第一級從10減1變?yōu)?。4.2譯碼顯示電路的設計及計算4.2.1譯碼顯示電路的設計每當計數(shù)器進行加（或減1）計數(shù)時，譯碼器的輸入端接到計數(shù)器的輸出8421BCD碼，將其轉(zhuǎn)化為二進制數(shù)，再由顯示器顯示出二進制數(shù)。與聯(lián)級計數(shù)器十位、百位相連的譯碼器滅零端接低電平使顯示器上十位、百位為零時不顯示零。4.2.2譯碼顯示電路的計算 顯示器的工作電壓為1.6V，譯碼器接的高電平為5V，則加在電阻兩端的電壓為V=5-1.6V=3.4V。顯示器的工作電流為幾十毫安，則所加電阻的阻值為R=U/I=3.4V/20mA=170Ω圖4.2譯碼顯示電路剛開始接通電路時數(shù)碼管的顯示電路如下：圖4.3提示燈電路4.3提示燈電路的設計該提示燈電路由555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器去驅(qū)動燈泡使其發(fā)光的電路構(gòu)成。當觸發(fā)器復位端施加高電平時，電路構(gòu)成雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。產(chǎn)生1HZ方波，驅(qū)動報警燈報警。此時，提示燈電路中的燈開始發(fā)光，提示停車場已經(jīng)滿位。工作過程分析由于本次設計的要求是設計0～999的電子車位計數(shù)器，所以用3個74LS192連起來組成計數(shù)器部分，給百位預置數(shù)為1，接通電路后，先給百位進行數(shù)值預置，當?shù)谝患売嫈?shù)器的CPU端接收到脈沖信號時，計數(shù)器進行加法計數(shù)；當計數(shù)器的CPD端接收到脈沖信號時，計數(shù)器進行減法計數(shù)和加法計數(shù)。第一級計數(shù)為9時下一個脈沖到來時，第一級計數(shù)器加1進位變零，向上一級進位；減法計數(shù)時，當?shù)谝患売嫈?shù)器為0時，下一個脈沖到來時，上一級計數(shù)器借位，第一級從10減1變?yōu)?，當計數(shù)電路處于計數(shù)狀態(tài)，有車進入時,將對紅外遙感進行開→斷的作用，再由555觸發(fā)器產(chǎn)生一個脈沖傳到可逆計數(shù)器74LS192的CPD端，計數(shù)器進行減1計數(shù)，計數(shù)器的輸出端與譯碼器74LS48相連，譯碼器將計數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)化為對應字段的輸出，在于七段式顯示器相連，數(shù)碼管一使勁指數(shù)顯示出當前的車位空位數(shù)。當有車離開停車場時，555產(chǎn)生的脈沖傳到可逆計數(shù)器74LS192的CPU端，計數(shù)器進行加1計數(shù)，通過