课程设计电子门卫系统之进出人员计数器.doc

沈沈 阳阳 工工 程程 学学 院院 课 程 设 计 设计题目 电子门卫系统之进出人员计数器 系 别 信息工程系 班级 通信本 101 学生姓名 宋岱远 学号 2010416125 指导教师 于源 秦宏 职称 讲师 副教授 起止日期 2012 年 06 月 11 日起 至 2012 年 06 月 21 日止 沈阳工程学院 课程设计任务书 课程设计题目 电子门卫系统之进出人员计数器 系 别 信息工程系 班级 通信本 101 学生姓名 宋岱远 张弥 张鹤 学号 25 16 10 指导教师 于源 秦宏 职称 讲师 副教授 课程设计进行地点 教学 B419 任 务 下 达 时 间 2012 年 5 月 25 日 起止日期 2012 年 06 月 11 日起 至 2012 年 06 月 21 止 教研室主任 曲延华 2012 年 5 月 7 日 批准 I 29 电子门卫系统之进出人员计数器的设计 1 设计主要内容及要求 1 1 设计目的 1 掌握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 基本要求 1 对通过门禁系统同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 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 却没有继续前进又退出 即连续且只经过两次 A 或 B 的情况如何处理 2 设计过程及论文的基本要求 2 1 设计过程的基本要求 1 基本部分必须完成 发挥部分可任选 2 个方向 2 符合设计要求的报告一份 其中包括逻辑电路图 实际接线图各一份 3 设计过程的资料 草稿保留并随报告上交 报告的电子档需全班统一存盘上交 2 2 课程设计论文的基本要求 1 参照毕业设计论文规范打印 文字中的小图需打印 项目齐全 不许涂改 不少 于 3000 字 图纸为 A3 附录中的大图可以手绘 所有插图不允许复印 2 装订顺序 封面 任务书 成绩评审意见表 中文摘要 关键词 目录 正文 设计题目 设计任务 设计思路 设计框图 各部分电路及参数计算 重要 工作过 程分析 元器件清单 主要器件介绍 小结 参考文献 附录 逻辑电路图与实际接线 图 3 时间进度安排 顺序阶段日期计 划 完 成 内 容备注 12012 6 11布置课设题目讲解 分组打分 22012 6 12开题答辩打分 32012 6 13小组查找资料开始设计原理图打分 42012 6 14仿真软件学习 绘制原理图打分 52012 6 15仿真软件学习 绘制原理图打分 62012 6 18完成原理图主体打分 72012 6 19原理图仿真运行打分 82012 6 20布置报告要求打分 92012 6 21正式答辩打分 102012 6 22上交报告打分 沈沈 阳阳 工工 程程 学学 院院 数字电子技术数字电子技术 课程设计成绩评定表课程设计成绩评定表 系 部 系 部 信息工程系信息工程系 班级 班级 通本通本101101 学生姓名 学生姓名 宋岱远宋岱远 指指 导导 教教 师师 评评 审审 意意 见见 评价 内容 具 体 要 求权重评 分 加权 分 调研 论证 能独立查阅文献 收集资料 能制定课程设 计方案和日程安排 0 1 5 54 43 32 2 工作 能力 态度 工作态度认真 遵守纪律 出勤情况是否良 好 能够独立完成设计工作 0 2 5 54 43 32 2 工作 量 按期圆满完成规定的设计任务 工作量饱满 难度适宜 0 2 5 54 43 32 2 说明 书的 质量 说明书立论正确 论述充分 结论严谨合理 文字通顺 技术用语准确 符号统一 编号 齐全 图表完备 书写工整规范 0 5 5 54 43 32 2 指导教师评审成绩指导教师评审成绩 加权分合计乘以 加权分合计乘以 1212 分分加权分合计加权分合计 指指 导导 教教 师师 签签 名 名 年年 月月 日日 评评 阅阅 教教 师师 评评 审审 意意 见见 评价 内容 具 体 要 求权重评 分 加权 分 查阅 文献 查阅文献有一定广泛性 有综合归纳资料的 能力 0 2 5 54 43 32 2 工作 量 工作量饱满 难度适中 0 5 5 54 43 32 2 说明 书的 质量 说明书立论正确 论述充分 结论严谨合理 文字通顺 技术用语准确 符号统一 编号 齐全 图表完备 书写工整规范 0 3 5 54 43 32 2 评阅教师评审成绩评阅教师评审成绩 加权分合计乘以 加权分合计乘以 8 8 分分加权分合计加权分合计 评评 阅阅 教教 师师 签签 名 名 年年 月月 日日 III 29 课课 程程 设设 计计 总总 评评 成成 绩绩分分 中文摘要 时代在发展 人类在进步 随着电子技术的日新月异 各行业对电子学科人才的需 求也越来越大 如今的电子技术已经在各个领域都得到了充分的利用 并且得到了人们 的一致认可 如何为社会培养更多的具有创新能力 解决实际问题能力和高素质的电子 学科人才 是目前高等教育的重要任务之一 为此 本学期我们专业开设了数字电子技 术基础这门重要专业技术基础课 本次课程设计的题目为电子门卫系统之进出人员计数器 此计数器主要是对进出 逗留在图书馆里人员数目进行时刻的智能统计并显示出来 当进入人员和逗留人员达到 一定的数目时要求系统能自动报警 电路中分别包括光电传感系统 计数系统 报警系 统 光电传感系统由发光二极管 三极管 电阻构成 分别在门内外装有发光二极管 人员的走到可以控制二极管的亮暗 即可转化为电信号送入主电路中去 使整个系统开 始工作 计数统计电路中分为进入人员计数器 外出人员计数器和逗留人员加减可逆计数器 所谓智能控制的关键是在于设计一个合适的 CP 脉冲在人员进入只驱动进人员计数器工作 和逗留人员计数器加计数工作 在人员出去时只驱动出人员计数器工作和逗留人员计数 器减计数工作 在此报告中采用两个 D 触发器解决此问题 而 D 触发器的信号输入端是 由传感系统传入的信号进而工作 报警系统 电路中采用 555 单稳态电路和多谐电路共同作用 控制报警声音的长短 和频率 另外报警系统中还使用了三态门和数据比较器 关键词 光电传感系统 计数系统 报警系统 V 29 目 录 课程设计 论文 任务 书 I 课程设计 论文 成绩评定 表 中文摘要 III 1 设计任务描述 1 1 1 设计题目 电子门卫系统之进出人员计数器 1 1 2 设计要求 1 1 2 1 设计目的 1 1 2 2 基本要求 1 1 2 3 发挥部分 1 2 设计思路 2 2 1 判断人员进出的电路 2 2 2 人员进出计数器 2 2 3 逗留人员计数器 2 2 4 发挥部分 2 3 设计方框图 4 4 各部分电路设计及参数计算 5 4 1 传感器电路 5 4 1 1 传感器电路分析 5 4 1 2 传感器电路图 5 4 2 触发脉冲控制电路 5 4 2 1 触发脉冲控制电路分析 5 4 2 2 触发脉冲控制电路输入波形分析 6 4 3 进出人员计数电路和显示电路 7 4 3 1 进出人员计数和显示电路分析 7 4 3 2 进出人员计数和显示电路图 7 4 4 逗留人员可逆计数电路和显示电路 8 4 4 1 逗留人员计数电路分析 8 4 4 2 逗留人员计数电路图 8 4 5 超限报警电路 8 4 5 1 超限报警电路及分析 8 4 5 2 参数计算 9 4 6 发挥部分 9 5 工作过程分析 11 6 元器件清单 12 7 主要元器件介绍 13 7 1 十六进制计数器 74HC161 13 7 2 可逆计数器 74LS192 13 7 3 数字比较器 74LS85N 14 7 4 边沿 D 触发器 7474N 15 7 5 555 定时器 LM555CM 15 总结 17 致谢 18 参考文献 19 附 录 A1 原理图 20 附 录 A2 运行截图 21 1 29 1 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设计题目 电子门卫系统之进出人员计数器 1 2 设计要求设计要求 1 2 1 设计目的设计目的 1 掌握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 但没有继续前进又退出 即连续且只经过两次 A 或 B 的情况如何处理 3 设置逗留人员计数器一键清零装置 2 设计思路 初次尝试电子技术数字设计 困难重重 经过大家的琢磨与商量 其次是到图书馆 查阅相关资料 最终确定了此次课程设计的思路 2 1 判断人员进出的电路判断人员进出的电路 首先由于设计题目知所设计的装置是一个电子门卫系统之进出人员计数器 该装置 可以对通过门禁系统进出的人员数目进行计数显示 从 0 9999 所以我们要考虑区别进 去 出来 没完全进入又折回 没完全出去又折回的四种情况 所以此电路中要有 2 个 传感器发出脉冲和 2 个触发器 而且它们是联合起作用的 将 A 触发器安装在门外 B 触发器安装在门内 通过触发脉冲时间差来区分进入 出去以及没有完全进入又折回 没有完全出去又折回这四种情况 然后将人员的进出动作转化为电信号送入主电路中去 2 2 人员进出计数器人员进出计数器 接下来要记录进来和出去的人的数量 这样就需要两个计数器 A 和 B 来记录人数 又因为需要记录的人数从 0 9999 所以可以用一个一万进制计数器来实现此功能 由所 学知识 可以设计出一个一万进制计数器 有很多元件可以用来实现此功能 在这里我 用的是计数器 74HC161 具体实现方法是用一个与非门将一个计数器的清零端与另一个 计数器 CP 端连接起来 这样就构成了聚四个计数器为一体的一万进制计数器 同样 A 和 B 两个计数器均可用这种方式实现 再由所做的发挥部分的要求知 当计数器达到 9990 9999 时 报警器会发出报警信号 指出计数器已经要达到溢出值 然后通过显示器 显示数据 2 3 逗留人员计数器逗留人员计数器 由设计要求知设计出一个能测量出里面逗留人员人数的装置 因为要考虑到逗留人 数 所以还需要可逆计数器 我选择了 74LS192 它有 2 个输入端口 能分别实现加减法 这个电路就是当有人经过的时候就会有一个脉冲会给这个计数器提供一个高低电平的翻 转 然后通过计数器的功能实现计数 再通过显示器 实现十进制的计数功能 当然这个 计数器分两种 一种是可加计数器 一种是可逆计数器 2 4 发挥部分发挥部分 最后为实现发挥部分 1 当人次计数器达到 9990 9999 时 发出溢出报警信号 2 考 3 29 虑有人经过 A 或 B 但没有继续前进又退出 即连续且只经过两次 A 或 B 的情 况如 何处理 的要求 在这里还应实现当人员顺序经过传感器 A B 时应由传感器 B 发出 控制进入人数计数器工作的 CP 脉冲 当人员顺序经过传感器 B A 时应由传感器 A 发出 控制进入人数计数器工作的 CP 脉冲 当进入人数计数器达到 9990 和逗留人数计数器达 到 500 时应分别发出 CP 脉冲信号激活溢出报警电路和超限报警电路 总体思路如上所述 详细的电路控制在下文有介绍 看似简单 但当真正付诸于实 践画图时才发现其中的微小部分都需要我们仔细揣摩 3 设计方框图 进入人员 计数器 9990 预置 报警电路 逗留人员 计数器 进入人员 显示器 出去人员 计数器 传感器 B 传感器 A 触发器 1 触发器 2 出去人员 显示器 逗留人员 显示器 500 预置 报警电路 5 29 4 各部分电路设计及参数计算 4 1 传感器电路传感器电路 4 1 1 传感器电路分析传感器电路分析 电子门卫系统的门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住 此时三极管处于截至区 输出电平为电源 Vcc的高电平 即为 1 人完全通过传感器时 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 输出电平为接地的低电平 即为 0 两个传感器分别为 A 和 B 当有人从电子门 卫系统的门外进入时 即从 A 到 B 时 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 1 2 传感器电路图传感器电路图 传感器电路图如图 4 1 所示 图 4 1 传感器电路 4 2 触发脉冲控制电路触发脉冲控制电路 4 2 1 触发脉冲控制电路分析触发脉冲控制电路分析 电子门卫系统中门内和门外分别安装两个传感器 A B 与 A 相连的触发器为 D1 与 B 相连的触发器为 D2 无人经过时传感器输出信号为低电平 有人经过时输出变为高 电平 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 一人出去 而此时 D1 无时钟脉冲输入 Q1 端输出仍为 0 图 4 2 触发控制脉冲电路 4 2 2 触发脉冲控制电路输入波形分析触发脉冲控制电路输入波形分析 为了进一步说明 现画图说明 7 29 图 4 3 脉冲输入波形 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 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进出人员计数电路和显示电路 4 3 1 进出人员计数和显示电路分析进出人员计数和显示电路分析 进门人次统计器与出门人次统计器的原理相同 它们分别是由 4 个 74HC161 十六进 制加法计数器级联组成四位十进制加法计数器 如图 4 4 所示 当 CP 输入一个低电平时 74161 计一次数直到加计数达到最大值 1001 时 与非门输出低电平控制清零端口清零 然后传给下一个 74161 作为 CP 输入信号 下一个 74161 计数器计一位数 后面的级联同 理 4 3 2 进出人员计数和显示电路图进出人员计数和显示电路图 进出人员计数和显示电路如图 4 4 所示 图 4 4 进出人员计数与显示电路 4 4 逗留人员可逆计数电路和显示电路逗留人员可逆计数电路和显示电路 4 4 1 逗留人员计数电路分析逗留人员计数电路分析 逗留人员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位的计数器减一 十位向百位借位原理相同 电路如图 4 5 所示 74LS192 输出端与显示器四个端口相连 当有数据变化时 显示器得以显示数据 4 4 2 逗留人员计数电路图逗留人员计数电路图 逗留人员计数电路如图 4 5 所示 图 4 5 逗留人员计数电路 4 5 超限报警电路超限报警电路 4 5 1 超限报警电路及分析超限报警电路及分析 9 29 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 要使得 室内滞留人数超过 500 以后一直报警 这里我们需要使用 74LS85 数值比较器 只需进行 百位的比较 即当百位上的数值大于预设的 4 位二进制数 0100 电路被触发报警 所以 此电路非常节省器件 降低了电路成本 实现此电路 只需将百位位置的可逆计数器的 QA 输出端引出 若人数滞留达到 500 则此输出端将发出高电平信号 该高电平信号通 过三态门 使原本处于高阻状态的三态门导通 单稳态 555 电路输出高电平给下一个多 谐 555 电路 喇叭端口输出高电平 发出声音报警 单稳态 555 电路用来控制发声时间 多谐 555 电路用来控制发声频率 电路如图 4 7 所示 图 4 7 超限报警电路 4 5 2 参数计算参数计算 上图所示为应用 555 触发器实现多频震荡器功能的电路连接方法 设多谐 555 电路 7 8 管角之间电阻为 R1 7 6 管角间电阻为 R2 2 5 管角之间电容为 C 则输出低电平时间 TL 0 7CR2 输出高电平时间为 TH 0 7C R1 R2 信号总周期为 T 0 7 2R2 R1 C 所 以得电路输出信号频率为 f 1 43 R1 2 R2 C 对应人耳可以听到的声音频率设计参数即 可 4 6 发挥部分发挥部分 传感器电路见图 4 2 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 一人出去 而此时 D1 无时钟脉冲输入 Q1 端输出仍为 0 脉冲输入波形如图 4 3 所示 11 29 5 工作过程分析 经过查阅有关资料 同小组人员讨论 最后把这系统定格在以下几部分 即判断人 员进出部分电路 人员进出计数与显示部分电路 逗留人员计数与显示部分电路以及两 个报警部分电路 然后把这几部分电路逐个实现 其具体实现如下 无人进入时边沿 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并不发生翻转 所以 Q2 无脉冲信号产生 不能对出去人 员进行计数 有人出去的时候 BA 先后产生触发脉冲信号 因为 Q1 非是 1 B 信号在与 Q1 非经 过与门后 产生脉冲留过 D2 触发器 CP 端 使 Q2 产生脉冲翻转 然后人走到 A 产生 一个触发脉冲信号与 Q2 经过与门后产生脉冲翻转提供给出去计数器 来实现出去人员计 数的 由于 Q2 首先被出发 所以当人走到 A 的时候 Q2 非变为 0 与 A 产生的脉冲信号 经过与门后并无翻转 所以被抑制 不能实现进去计数 人经过 A 但是没有进去又出来了 A 处产生了一个脉冲信号 Q2 非是 1 两者同过 与门后产生脉冲进入 D1 触发器的 CP 端 产生翻转信号 Q 提供给与门然而 B 没产生脉冲 这样就无翻转信号提供给进入计数器 不计数 经过 B 但没经过 A 与这个分析方法一样 由 Q1 与 Q2 处产生的脉冲翻转信号分别进入进入和出去的计数器 Q1 和 Q2 都进入 逗留人员计数器中 当有 CP 脉冲留入的时候 进入和出去计数器就开始计数 再通过显示 器实现数字输出 人员逗留计数器用的是可逆计数器实现的当 Q1 有效实现加 1 Q2 有效实 现减 1 当计数器到达 9990 9999 时 逗留计数器达到 500 的时候 就会对报警系统产生一个低 电瓶脉冲 加到单稳触发电路 经过它可以输出高电平既暂稳态 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 6 元器件清单 表 6 1 元器件清单 元器件名称元器件型号数量 显示器DCD HEX BLUE11 十六进制计数器74HC1618 十进制可逆计数器74LS1923 数据比较器74LS85N1 边沿 D 触发器7474N2 光敏电阻R2 发光二极管LED2 二输入与非门74HC00N8 二输入与门74HC08N3 三输入与门74HC11N1 555 定时器LM555CM4 三态门74126N2 三极管2N17112 13 29 7 主要元器件介绍 7 1 十六进制计数器十六进制计数器 74HC161 图 7 1 74HC161 管脚图 从 74LS161 功能表功能表中可以知道 当清零端 CR 0 计数器输出 Q3 Q2 Q1 Q0 立即为全 0 这个时候为异步复位功能 当 CR 1 且 LD 0 时 在 CP 信号上升 沿作用后 74LS161 输出端 Q3 Q2 Q1 Q0 的状态分别与并行数据输入端 D3 D2 D 1 D0 的状态一样 为同步置数功能 而只有当 CR LD EP ET 1 CP 脉冲上升沿作 用后 计数器加 1 74LS161 还有一个进位输出端 CO 其逻辑关系是 CO Q0 Q1 Q2 Q3 CET 合理应用计数器的清零功能和置数功能 一片 74LS161 可以组成 16 进制以下的任 意进制分频器 表 7 1 74HC161 功能表 清零预 置 使能时 钟 预置数据输入输 出 CLRNLDNENPENTCLKABCDQAQBQCQD L LLLL HL ABCDABCD HHL 保持 HH L 保持 HHHH 保持 7 2 可逆计数器可逆计数器 74LS192 74LS192 的特点是有两个时钟脉冲 计数脉冲 输入端 CPU和 CPD 其中 CPU为进 位输出端 CPD为借位输出端 在 LD 1 的条件下 做加计数时 令 CPD 1 计数脉冲从 CPU输入 作减速计数时 令 CPU 1 计数脉冲从 CPD输入 图 7 2 74LS192 十进制可逆计数器引脚图 表 7 2 74LS192 功能表 7 3 数字比较器数字比较器 74LS85N 图 7 3 74LS85N 逻辑功能表 74LS85N 是四位数字比较器 通过其功能表可知 要比较两个 4 位二进制数 比较 结 清零预置时 钟预置数据输入输 出 MRLDCPUCPDP0P1P2P3Q0Q1Q2Q3 HXXXXXXXLLLL LLXXABCDABCD LH HXXXX加计数 LHH XXXX减计数 15 29 果用 L G M 表示 且 A B 时 L 1 A B 时 G 1 AB3 则 A B L 1 G 0 M 0 当 A3 B3 时 即 G3 1 时 若 A2 B2 时则 A B L 1 G M 0 当 A3 B3 A2 B2 即 G3 G2 1 时 若 A1 B1 则 A B L 1 G M 0 当 A3 B3 A2 B2 A1 B1 即 G3 G2 G1 1 时 若 A0 B0 则 A B L 1 G M 0 对 A B 即 L 1 上述四种逻辑情况是或得逻辑关系 只有当 A3 B3 A2 B2 A1 B1 A0 B0 即 G3 G2 G1 G0 1 时 才会有 A B 即 G 1 显然 对于 A B 即 G3 G2 G1 G0 时与得逻辑关系 如果 A 不大于 B 也不等于 B 即 L G 0 时 则 A 必然小于 B 即 M 1 7 4 边沿边沿 D 触发器触发器 7474N 图 7 4 74HC74 逻辑功能图 SD 和 RD 接至基本 RS 触发器的输入端 它们分别是预置和清零端 低电平有 效 当 SD 1 且 RD 0 时 不论输入端 D 为何种状态 都会使 Q 0 Q 非 1 即触发 器置 0 当 SD 0 且 RD 1 时 Q 1 Q 非 0 触发器置 1 SD 和 RD 通常又称为直接 置 1 和置 0 端 我们设它们均已加入了高电平 不影响电路的工作 通过 D 触发器 7474N 的逻辑功能表我们可以看出 7474N 是带有预置 清零输入 上跳沿触发的边沿触 发器 边沿 D 触发器有以下优点 边沿 D 触发器具有接收并记忆信号的功能 又称为 锁存器 边沿 D 触发器属于脉冲触发方式 边沿 D 触发器不存在约束条件和一次变化现 象 抗干扰性能好 工作速度快 7 5 555 定时器定时器 LM555CM 555 成本低 性能可靠 只需要外接几个电阻 电容 就可以实现多谐振荡器 单稳 态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路 它也常作为定时器广泛应用于仪器仪 表 家用电器 电子测量及自动控制等方面 555 定时器的内部电路框图和外引脚排列图 分别如图 2 9 1 和图 2 9 2 所示 它内部包括两个电压比较器 三个等值串联电阻 一个 RS 触发器 一个放电管 T 及功率输出级 它提供两个基准电压 VCC 3 和 2VCC 3 图 7 5 LM555CM 引脚图 555 定时器的功能主要由两个比较器决定 两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和 放 电管的状态 在电源与地之间加上电压 当 5 脚悬空时 则电压比较器 C1 的同相输入端 的电压为 2VCC 3 C2 的反相输入端的电压为 VCC 3 若触发输入端 TR 的电压小于 VCC 3 则比较器 C2 的输出为 0 可使 RS 触发器置 1 使输出端 OUT 1 如果阈值输 入端 TH 的电压大于 2VCC 3 同时 TR 端的电压大于 VCC 3 则 C1 的输出为 0 C2 的 输出为 1 可将 RS 触发器置 0 使输出为 0 电平 表 7 3LM555CM 功能表 输入输出 阀值输 入 Vcc 3 2 Vcc 3 2 触发输入 Vcc 3 1 Vcc 3 1 复位 0 1 1 1 输出 0 1 0 不变 放电管 T 导通 截止 导通 不变 17 29 总结 时光如梭 岁月如流 转眼间历时两周的课程设计已经结束了 时间虽然短暂 但 是这两周的课程设计是非常难忘的 因为它让我学到了很多东西 老师和同学们都心知肚明 我们的数字电子基础上有很多欠缺 很多知识我们掌握 的都不够扎实 而对于我来说 对数字电子的认识可以说是一片空白 在课程设计的刚 开始我便感觉到对自己没有好好学习数字电子而感到后悔 因为看着有些同学一拿到设 计任务后便有了清晰的设计思路 自己真的着急了 然而 这两周的课程设计竟然激起 了我对数字电子技术学习的热心 也提高了我的自学能力 当我感觉到自己技不如人的 时候 我便开始搜索各种有关的资料 拿起了数字电子技术教科书钻研起来 功夫不负 有心人 经过我的认真学习和构思 电子门卫系统之进出人员计数器的电路设计基本在 脑海里有了雏形 根据有关资料的讲解和与小组成员探讨 我手绘出了自己的电路图 接下来开始学习和使用 Multisim 10 的软件 把自己手绘的电路图一步一步地画在了 软件上并一步一步地