简易停车场车位管理系统的设计.doc

沈阳航空航天大学课 程 设 计（说明书）简易停车场车位管理系统的设计班级 / 学号 学 生 姓 名 指 导 教 师 沈阳航空航天大学课 程 名 称 电子技术综合课程设计 院（系） 自动化学院 专业 班级 学号 姓名 课程设计题目 简易停车场车位管理系统的设计 课程设计时间: 2010 年 12 月 20 日 至 2011 年 1 月 2 日课程设计的内容及要求：一、设计说明设计一个能够实施显示停车场空余车位信息的简易系统。简易停车场车位管理系统的工作原理框图如图1所示。主要包括数字控制及显示部分、方向识别电路两大。系统通过传感器根据汽车出入产生的不同传感器信号经过方向鉴别电路实现停车场停车数量的实时显示。手动调整部分为人工干预停车数量的备用设置。图1 简易停车场车位管理系统工作原理框图二、技术指标1设一个强制清空键。清空后, 显示停车场最大泊车位数(如40)。设两个手动调整键(个位、十位)， 方便调整现场实际空余泊车位数，此键应去抖动，两位LED显示。2设计一个方向识别电路供加/减计数器使用，进车后空余的泊车位数目减1，出车后空余的泊车位数目加1 。3当无空位时应将无空位告警提示灯点亮，此时若有车强行进入，无空位状态要保持不变，若有出车自动解除无空位状态。4设计两个红外线光发射/接收传感器电路供方向识别电路使用，传感器的输出信号可由两路高低电平信号代替。 三、设计要求1在选择器件时，应考虑成本。2根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。3主要器件：(1)可逆计数器；(2)译码器；(4) 555。 四、实验要求1根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。2进行实验数据处理和分析。五、推荐参考资料1.姚福安. 电子电路设计与实践M济南：山东科学技术出版社，2001年2.阎石. 数字电子技术基础. M北京：高等教育出版社，2006年3.刘贵栋主编.电子电路的Multisim仿真实践M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2008年4.童诗白、华成英主编.模拟电子技术基础,M北京：高等教育出版社，2007年.六、按照要求撰写课程设计报告指导教师 年 月 日负责教师 年 月 日学生签字 年 月 日成绩评定表评语、建议或需要说明的问题：指导教师签字： 日期：成 绩一、 概述近些年来，随着中国社会经济的高速发展，人民生活水平的日益提高，私家车成为了老百姓家中很普遍的交通工具，在提供便利的同时私家车也带来了一个让人头疼的问题，那就是停车位问题。特别是在一些大中城市，汽车数量众多，相比之下，停车位显得有些供不应求，大型商场、医院、公司这些都是车辆的主要聚集地，在这个寸土寸金的社会中，停车场都试图在有限的空间中停入最多的车辆以满足人们日益增加的需求。因此，如何合理的安排车辆的进出成为了停车场进出车效率的关键。基于这一问题，我利用现有的知识设计了一个能够实时显示停车场空余车位信息的简易系统，这个简易停车场车位管理系统主要包括空余车位显示电路、可逆计数器电路、锁脉冲电路、手动调整电路、方向鉴别电路和报警电路这六大部分组成，系统通过传感器探测到的汽车出入产生的不同信号，经过方向鉴别电路的识别，然后进行一系列的加减计数实现停车场停车数量的实时统计，最后在显示器停车场的车位实时的显示出来。二、 方案论证仔细分析过题目的内容之后，我认为可逆计数器电路和方向鉴别电路是组成系统的关键部分，经过一系列分析和试验，我最终确定了元器件的种类和连接方式，具体的方案设计如下。锁脉冲电路可逆计数器电路方向鉴别电路手动调整电路手动调整电路报警电路报警电路空余车位显示 图1 简易停车场车位管理系统工作流图上图为简易停车场车位管理工作流图，传感器将探测到进出车信号传递给方向鉴别电路，然后方向鉴别电路通过对信号方向的鉴别即10和01信号，实现对进出车方向的确认，之后可逆计数器接收到来自方向鉴别电路的信号，开始进行加减计数，我设计的停车场有40个车位，因此我将两片十进制的74LS192计数器级联成100进制的计数器以满足车位的需求，两片计数器的输出分别接至两片数码管上以显示车位信息。两片计数器的输出端QA、QD接至一个四输入与门，与门的输出端连接到两片计数器的清零端，这个部分的功能是当计数器输出为99时即两个QA、QD都接高电平时，四输入与非门输出高电平，清零端接收到高电平信号进行清零动作，完成锁脉冲电路锁住下限00的功能；将执行十位计数的计数器输出端QC和执行个位计数计数器的输出端QA接至一个与非门，与非门的输出端接至两片计数器的LOAD置数端，当计数器输出为41时与非门输出为低电平信号，因而两片计数器执行置数动作，将41置数到预置的40，从而完成锁脉冲电路锁住上限40的功能。我将手动调整电路接至可逆计数器的UP和DOWN端，所用的两个计数器具有边沿触发功能，当UP或DOWN端接收到一个上升沿信号时，计数器执行加减计数，我设计的手动调整电路就是基于这个原理设计的。当停车场满员时，数码管显示00，此时报警电路开始起作用，我将可逆计数器的八个输出端经过两个四输入或门和一个两输入或门接至一个灯泡，灯泡另一端接高电平，当车库满员即数码管显示00时，信号进过转换输出低电平，由于灯泡另一端接高电平，所以灯泡被点亮，有车位的时候两输入或门输出高电平，所以灯泡不会点亮，从而完成电路的报警功能。三、电路设计1.传感器和方向鉴别电路此方向鉴别电路主要是由两个T触发器和四个施密特触发器构成的，当有进出车信号时传感器依次触发开关J5A和J6A，信号经过几个施密特触发器和T触发器的处理，从O1端输出相对应的加减信号输入到可逆计数器的UP和DOWN端，完成计数。 图2 方向鉴别电路 2.锁脉冲电路当四输入与门接收到四个高电平信号时，与门输出的高电平输入到两计数器的清零端，从而完成电路的清零功能；当两输入的与非门接收到两个高电平信号时，与非门输出低电平，此低电平信号输入到两计数器的置数端，从而完成电路的指数功能。图3 锁脉冲电路电路图3.可逆计数器电路可逆计数器是由两片十进制的74LS192计数器级联成100进制的计数器，U6的进位输出和借位输出接至U5的UP和DOWN端，从而完成进位和借位功能，当UP或DOWN端接收到一个上升沿信号时，可逆计数器进行加减计数。图4 可逆计数器电路 4.空余泊位数显示电路空余泊位数显示电路是由两个数码管构成的，每个数码管都是一个十进制的数码管，四个输入端变换范围从0000到1001，从而完成从0到9的显示。 图5 空余泊车位显示电路5.报警电路报警电路的工作原理是当车库中没有空余车位，即数码管显示00时，此时U5和U6的8个输出端全部输出低电平，经过两个四输入与门和一个两输入与门从而输出低电平，从而使小灯泡发光。 图6 报警电路 6.手动调整电路手动调整电路的工作原理和方向鉴别电路的工作原理类似，都是通过给计数器的UP或者DOWN端一个上升沿信号，从而使计数器达到加减计数的目的。当S5闭合时手动调整电路开始工作，开关S3打到上边，然后触发J7，实现对U6的UP端的触发；保持S5端状态不变，S3打到下边，然后触发J7，实现对U6的DOWN 端的触发。 图7 手动调整电路四、性能的测试首先触发复位开关使之复位到40，测试结果如图8所示。 图8 复位到40的显示电路打开方向鉴别电路，使系统开始工作，进车模拟操作如图9所示，假如此时有车进入,则车位数减一，数码管显示39测试结果如图10所示。 图9 进车过程方向鉴别电路的状态转换图10 有车进入时数码管显示电路出车模拟操作如图11所示，假如此时有车进入,则车位数减一，数码管显示40，测试结果如图12所示。 图11 出车过程方向鉴别电路的状态转换图12 有车出库时数码管显示电路当车库无空位时，即数码管显示00时（测试结果如图13），系统触发报警电路使之工作，小灯泡随之点亮，测试结果如图14所示。图13 无空位时的数码管显示电路 图14 车库无空位的报警电路五、结论 通过上述一系列的性能测试，此电路基本符合实际应用中的车位管理，因此本次设计的电路可以作为停车场车位管路系统的一个参考资料。六、性价比这个电路实用的电子元件比较简单，过程比较容易实现，用到的器件也比较便宜，电路运行过程中会有误差，这些都是软件的问题，硬件上不会出错，应该是一个性价比比较高的电路。七、课设体会及合理化建议课设体会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。我设计的电路主要由传感器电路、方向鉴别电路、锁脉冲电路、计数电路、手动调整电路及报警组成。由于停车场存在进车和出车两种情况，一般的计数器只能完成单一的加数或减数，设计成的电路会很复杂，因此可逆计数器的加入成为了解决这一复杂状况的最好方法，它与电子计数电路大致相同，其不同之处在于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，因此，很好的完成了题目的要求。课程设计是将一学期所学过的知识融入实践动手操作的一种很好的途径，课程设计之前，我感觉自己基本上能掌握数电的各种原理，可是课程设计让我感觉理论和实践真的有很大的差别，平时书面上可以解决的问题一旦涉及到自主设计，那么知识的整合和调用就会变得困难，致使课设进度非常缓慢，但是通过上网搜集资料，我慢慢的找到了解决问题的方法，最后终于成功的设计出了符合题目的电路图。课设建议这样的课程设计能够很好的将所学过的课程知识融汇到实际电路的设计当中，多做这样的课程设计能够大大的提高动脑和动手能力，希望以后有机会能够多多接触到这样的课程实践活动。参考文献1.姚福安. 电子电路设计与实践M济南：山东科学技术出版社，2001年2.阎石. 数字电子技术基础. M北京：高等教育出版社，2006年3.刘贵栋主编.电子电路的Multisim仿真实践M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2008年4.童诗白、华成英主编.模拟电子技术基础,M北京：高等教育出版社附录I 总电路图 附录II 元器件清单序号编号名称型号数量1U23、U24数码管 DCD_HEX_GREEN22U11A、U12A四输入或门4072BT_5V23U1A两输入或门4071BP_5V14R17、R3等电阻R_1k65R1、R2电阻R_43k26X2灯泡5V_1W17U5、U6计数器74LS192N28U3A四输入与门74F21N19U9A、U10AT触发器4013BD210U13A、U15A、U16A、U17A施密特触发器40106BD411J5A、J6A、单刀开关DIPSW6212S1、S2、S3、S5双刀双掷开关DPST_2NC_DB413J4、J7脉冲开关PB_NO2 袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄