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1、目录课程设计任务书I课程设计成绩评定表III中文摘要W1设计任务描述31.1设计题目：电子门卫系统之进出人员计数器 31.2设计要求31.2.1设计目的31.2.2基本要求31.2.3发挥部分32设计思路43设计方框图54各部分电路设计及参数计算 64.1光电耦合电路64.2触发脉冲控制电路74.3进出人员计数电路和显示电路 94.4逗留人员可逆计数器电路和显示电路104.5数据监控及报警电路 114.5.1参数计算 114.6发挥不分125工作过程分析 136元器件清单147主要元器件介绍 157.174LS192双时钟可逆计数器 157.1.1 74LS192可逆计数器的管脚图 157.1
2、.2 74LS192可逆计数器的功能表157.2 74LS290十进制计数器 167.2.1 74LS290十进制计数器管脚图 167.2.2 74LS290计数器的功能表 167.3 7448共阴极译码器177.3.1 7448 管脚图177.3.2 7448功能表及功能介绍177.4 LED显示器（七段数码管） 187.4.1显示器管脚图187.4.2显示器的功能介绍187.5 NE555定时器管脚图197.5.1 NE555 功能表20小结21致谢22参考文献23附录A1逻辑电路图24附录A2实际接线图241设计任务描述1.1设计题目：电子门卫系统之进出人员计数器1.2设计要求1.2.1
3、设计目的（1）掌握电子门卫系统之进出人员计数器的构成、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）对通过门禁系统进出的人员数目进行计数显示，从0-9999；（2）门禁系统里、外分别安装两个传感器（比如红外传感器）A、B,每当有人进入 时将顺序经过A、B,每当有人出去时将顺序经过B、A,设计电路能够区分此人 士进入还是出去；（3）要求分别统计和显示进去的人员人次、出来的人员人次、里面还逗留的人员人 数；（4）当逗留人数超限时报警（比如500人）。1.2.3发挥部分（1）当人次计数器达到9990-9999时，发出溢出报警信号：（2）考虑有人经过A （或B）但没有继续前进又
4、退出一一即连续且只经过两次A （或B） 的情况如何处理？2设计思路我们组选择了电子门卫之进出人员计算器，初一看题目觉得很难，但在张老师的细心 讲解下，大概了解了一下思路。其实这个题目有两个难点，第一个就是怎样把人员出去进 入转化成高底电平的变化，第二个就是每一组都面临的计数器的级联使计数器扩大计数容 量这个难点和重点。首先，需要有个光电耦合器，将人员进出的情况转变为电信号的高低电平的变化。光 电耦合电路的作用是，每当有人经过它时，人的身子遮挡住发光二极管发出的光束，使三 极管由导通变为截至，使它的输出电平从o跳变为1；每当有人完全通过它时，此时刚好 相反，使它的输出电平从1跳变为0。其次，要有
5、个逻辑控制电路，对两个光电耦合器发出的信号实现接收。然后将高低变化 的电平转化为一个一个脉冲用于计数器计数。这个我准备用两个集成边沿D触发器7474, 这个逻辑电路就可以实现当有人经过的时候就会产生一个脉冲的作用，是整个电路的开始, 只有这个电路才能开启下面的功能。然后要用计数器和显示器，对两个集成边沿D触发器7474转换来的脉冲实现计数。计 数器显示的数字用7段显示器来实现显示，用4-7译码器7448对计数器进行译码，最大可 显示9999，正好满足题目要求。计数器要分为2种：一种是实现加法计数器，我选择是异 步十进制加法计数器74LS290,分别用于进出人员的计数;另一种要实现可逆计数，我选
6、着了 74LS192，它有2个输入端口，分别为进位CO和借位BO，能分别实现加减法，对逗留人 数的计数。这个电路就是当有人经过的时候就会有一个脉冲会给计数器，显示器个位由1 增大9,然后向高位进位，以此类推，最后直到显示最大计数9999。然后是报警系统，这里我用了当进出计数器到达9990-9999时或逗留计数器达到500的 时候，就会对报警系统产生一个低电平脉冲，加到模拟声响电路，此信号加在多谐振荡起上 产生矩形脉冲使扬声器发出报警。以上是电路的主体部分我还选择了二个发挥部分：第一个是实现进出人数到达 9990-9999的时候报警；第二个发挥部分是我巧妙的动过判断电路来实现人员二次经过A 或B
7、的情况，从而大大的减少了元器件的使用。以上就是我设计的电子门卫计数器的基本思路，难免有不妥之处，之后的设计中将逐 步完善 少兀1=1 O3设计方框图3.1设计装置方框图图3.1电子门卫系统之出入人员计数器设计方框4各部分电路设计及参数计算4.1光电耦合电路LED2102R2 1001100逻辑控制电路逻辑控制电路4.1图光电耦合电路工作过程分析：舟黒门电子门卫系统的门外外和门内分别装有两个传感器。当有人通过传感器时，人的身影将二极管发出的光遮挡倒器时,人的身影不遮挡住三极管发出的光，此时三极管处于导通区，输出 电.即从A到B时，此时三极管处于截至区，输出电平为电源V的高电平（即为“ 1”； 人
8、完全通 电平为接 外进入时,平（S “0”。两个传感器分别为A和B,当有人从电子门卫系统的门 电平的变化依次为00，10，11，01，00，当有人从电子门卫系 统的门内出去到门外时，即从B到A时，电平的变化依次为00, 01，11，10, 00，进出人员的实际情况转化为电平的高低变化，然后再传送给下一个单元的逻辑控制电路中的边沿 D触发器。4.2触发脉冲控制电路当接通电源后，无人经过时传感器输出为低电平，与传感器相连的D触发器的R端有效， Q端输出为0此时不计数。当有人经过A时而未经过B时，A输出变为高电平，D1清零端无效，但此时D1触 发器无时钟脉冲信号输入，Q1端输出保持不变仍为0,而由于
9、触发器B没有信号变化， D2的状态不发生变化输出Q2也为0,当有一时刻人既经过A又经过B传感器时，B传感 器输出变为高电平，该电平脉冲上升沿触发D1,使Q1端输出变为高电平，此脉冲信号的 上升沿触发进人计数器加一，说明有一人进入，而此时D2无时钟脉冲输入，Q2端输出仍 为0。当有人经过B而未经过A时，由于此时A触发器没有状态变化输出为0，D2触发器 无时钟脉冲信号输入,Q2端输出保持不变仍为0,而D1的状态不发生变化输出Q1也为0, 当有一时刻既经过B又经过A传感器时，A传感器输出变为高电平，该电平脉冲上升沿触 发D2,使Q2端输出变为高电平，此脉冲信号的上升沿触发出去计数器加一说明有一人出
10、去，而此时D1无时钟脉冲输入，Q1端输出仍为0。为了进一步说明，现画说明。E-ZP2:FL说明当人只过A时，由于输出为1, D1清零端无效，无脉冲，Q不计数，当同时经过B时, 给A沿，A计数。由于经过A时，给D2的上升沿超前于经过B的动作，当然上升沿已经 无效了，B不计数。由于我这部分的巧妙设计，使得发挥部分2-人员二次经过A或B,但没有继续前进，退 出的情况，得到了有效的解决。即人只有同时经过A又经过B时计数器才计数。4.3进出人员计数电路和显示电路图4.3人员计数电路和显示电路工作过程分析：进出人数计数电路的计数器由74LS290组成，将脉冲CP加在CLK1端时，将CLK2 端与QA端时，
11、此时74LS290构成异步十进制计数器。当有人进入时，Q1端输出信号从低 电平变为高电平，此脉冲信号的上升沿触发74LS290计数器加一，当再有人进入时同样原 理加一，当进入超出10人后，个位的计数器产生进位信号，进位信号端从低电平变为高 电平，产生的脉冲信号的上升沿触发十位的计数器加一，当个位循环十次后，十位的计数 器产生进位信号触发百位上的计数器加一，十位循环十次后，使百位产生进位信号触发千 位上的计数器加一，如此进行下去记录进入的人员次数。出去计数也是同理，不多做累述。尽以QD的进位过程可参照下图。4.4逗留人员可逆计数器电路和显示电路訓和和图4.4逗留人员可逆计数器电路和显示电路工作过
12、程分析：进出人数计数电路的计数器由74LS192级联组成，当有人进入时，Q2非端的输出 始终保持为1，Q1端输出信号从低电平变为高电平，则此脉冲信号的上升沿触发74192使 其进行加法运算，个位计数器加一，当再有人进入时同样原理加一，当进入超出10人后, 个位的计数器产生进位信号，进位信号端从低电平变为高电平，产生的脉冲信号的上升沿 触发十位的计数器加一，十位进位原理也相同，当有人出去时，Q1非端输出始终保持为1， 则此脉冲信号的上升沿触发74192使其进行减法运算，个位计数器减一，当再有人出去时 同样原理减一，当出去人数超出10人后，个位的计数器产生借位信号，使产生的脉冲信 号的上升沿触发十
13、位的计数器减一，十位向百位借位原理相同。用四一七段显示译码器7448与七段显示器连接显示进出人员的人次，将计数器四位 二进制的输出端与译码器的四位输入端连接，输出端分别驱动七段显示器的对应字段。4.5数据监控及报警电路工作过程分析此电路的组合效果就是当室内滞留人数超过500以后，系统便报警由喇叭发出报警信 号要完成此功能，先要知道室内到底有多少人，而这一点由前面的电路都已实现，只要引 入减法电路的输出即可，然后将其输入到数据比较器中进行比较，因为题目所设为500人 对人数要求精度只到百位，所以为了节省器件，降低电路成本，电路中只用一个数据比较器 对减法器的百位输出端进行比对，并把比较数设置为4
14、,这样当减法电路输出数据百位一旦 大于4(首先为5时符合条件)，比较器大于位信号端便持续输出一个信号.而电路把这个信 号输送给由555定时器组成的多谐震荡电路的工作控制端，让震荡电路工作,产生一定频率 的脉冲信号，催动交流喇叭发出报警音，实现电路功能4.5参数计算下图所示为应用555触发器实现多频震荡器功能的电路连接方法.关于具体频率设定.设78管角之间电阻为Rl,76管角间电阻为R2,2l管角之间电 容为C则输出低电平时间TL=O 7CR2输出高电平时间为TH=07C(R1+R2)由两式得信号总周期为T=07(2 R2+R1)C.所以得电路输出信号频率为f=143/(R1+2 R2)C对应人
15、耳可以听到的声音频率设计参数即可.4.6发挥不分图4.5报警电路工作过程分析：当人员没有到达9990时，与门输出0。分析D触发器可知其实现翻转功能，输出1,发光 二极管不工作，而当人员到达9990时，与门输出1。分析D触发器可知其实现翻转功能， 输出0,发光二极管工作，表示人员溢出5工作过程分析现实把边沿把D触发器的R、S、D端至1实现保持.当有人进入的时候,AB分别产生 触发脉冲信号D触发器是上升沿发生翻转，因为Q2非初始值为1,A信号脉冲与Q2非经过 与门后，产生脉冲流过D1触发器CP端，使其Q端产生信号脉冲翻转，这个时候人走到B处 产生一个触发脉冲信号与Q1经过与门后产生脉冲翻转提供给进入计数器，以此来实现进入 人员计数的，由于Q1首先被触发,所以当人走到B的时候Q1非变为0，与B产生的脉冲信号 经过与门后
