停車場計數(shù)器的設(shè)計

1、電子課程設(shè)計停車場計數(shù)器DBQiTAlL COUNTER9999|mi| |Mcsr| nED山注學(xué)院:太原科技大學(xué)華科學(xué)院專業(yè)：電氣工程及其自動化班級：電氣122202H班姓名：白健學(xué)號：201222050201 指導(dǎo)老師：黃慶彩2014年12月目錄一、設(shè)計任務(wù)與要求1二總體框圖2三、選擇器件3四、功能模塊14五、總電路圖19心得20參考文獻(xiàn).20停車場計數(shù)器一、設(shè)計任務(wù)與要求1.1 設(shè)計目的：（1）掌握可任意預(yù)置的定時顯示報警系統(tǒng)的構(gòu)成、原理與設(shè)計方法;（2）熟悉集成電路的使川方法。1.2 基本要求：（1）能夠預(yù)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

2、傳感器（比如紅外傳感器）A、B,每當(dāng)有 車輛進(jìn)入時將順序經(jīng)過A、B,每當(dāng)有車輛出去時將順序經(jīng)過B、A,設(shè)計電路能 夠區(qū)分此車輛進(jìn)入還是出去。（3）進(jìn)入車輛，空余車位數(shù)減1；車輛離去，空余車位數(shù)加1。二、總體框圖譯碼器入車脈沖信號:可逆計數(shù)器出車脈沖信號提示燈設(shè)計思路我設(shè)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(jìn)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(jìn)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。（-）計數(shù)部分：用三個可逆計數(shù)器74LS192聯(lián)級組成100進(jìn)制可逆計數(shù)電

3、路， 預(yù)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(jìn)制代碼；（三）顯示部分：采用共陰極七段式顯示器，將二進(jìn)制碼以十進(jìn)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-C0 M-K3片5三輸入或 門4075BP1片6四輸入或 門4072BD3片7電阻排RPACK7 300C3個8電阻1 kQ1個9電容1 uF1個10電容0. 0

4、1 uF1個11單刀雙擲 開關(guān)SPDT2個12燈泡4V 5W1個13導(dǎo)線若干3.1可逆計數(shù)器74LS192計數(shù)開始時，先在 而 端輸入一個正脈沖，此時兩個計數(shù)器均被置為o狀態(tài)。此后在LD端輸入 T,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(jìn)行加法計數(shù)。在第10個6P脈沖上升沿到來后,個位74LS192的狀態(tài)從1001 -0000,同時其進(jìn)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個夕脈沖作用后,計數(shù)器由1001 1001恢復(fù)為0000 0000,完 成一次計數(shù)循環(huán)。當(dāng)?shù)谝?/p>

5、級計數(shù)器的CPU端接收到脈沖信號時，計數(shù)器進(jìn)行加法 計數(shù)；當(dāng)計數(shù)器的CPD端接收到脈沖信號時，計數(shù)器進(jìn)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(jìn)位變零，向上一級進(jìn) 位；減法計數(shù)時，當(dāng)?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)3. 1.2功能表表3. 1 74LS192功能表真值表:MRPLCPUCPDMODE工作模式HXXXReset (Asyn.)清除LLXXPreset (Asyn.)預(yù)置LHHHNo Change 保持LHtHCount Up力口計

6、數(shù)LHHtCount DowN減計數(shù)輸入輸出MRFLC品%P3P2PlPOQ3Q2QIQO1XXXXXXX000000XXdcbadcba011XXXX加計數(shù)011XXXX減計數(shù)Operating Conditions 建議操作條件:Symbol 符號Parameter 參數(shù)最小典型最大UNIT單位VCCSupply Voltage 電源電壓544.55.05.5V744.755.05. 25TAOperating Ambient TemperatureRange操作環(huán)境溫度范圍51-55251257102570I0HOutput Current High 輸出電 流-高電平54, 74一一-

7、0.4mAI0LOutput Current - Low 輸出電 流-低電平544.0mA748.0H二高電平L二低電平X二不定（高或低電平）f二由“低” 一 “高”電平的躍變3. 1. 3功能介紹74LS192同步十進(jìn)制可逆計數(shù)器具有雙時鐘輸入，可以執(zhí)行十進(jìn)制加和 減法計數(shù)并具有清除、置數(shù)等功能。當(dāng)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(dāng)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(dāng)CR=0、LD=1時，執(zhí)行計數(shù)功能。當(dāng)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(jìn)制加法計數(shù)。當(dāng) CPU=

8、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(jìn)制減法計數(shù)。當(dāng)?shù)谝患売嫈?shù)器的CFU端接收到脈沖信號時，計數(shù)器進(jìn)行加 法計數(shù)；當(dāng)計數(shù)器的CPD端接收到脈沖信號時，計數(shù)器進(jìn)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(jìn)位變零，向上一級進(jìn) 位；減法計數(shù)時，當(dāng)?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:CPuCount Up Clock Pulse Input計數(shù)芯片時鐘脈沖輸入CPDCount Down Clock Pulse Input倒計時時鐘脈沖輸入MRAs

9、ynchronous Master Reset (Clear) Input 異步主復(fù)位(清除) 輸入PLAsynchronous Parallel Load (Active LOW) Input 異步并行負(fù) 載(低電平)輸入PnParallel Data Inputs并行數(shù)據(jù)輸入QnFlip-Flop Outputs (Note b)觸發(fā)器輸出(附注 b )TCDTerminal Count Down (Borrow) Output (Note b)終端倒計時(借) 輸出(注b )TCUTerminal Count Up (Carry) Output (Note b)終端數(shù)最多輸出(注b )N

10、OTES:a. 1 TTL UNIT 單位 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. forConimercial (74)Temperature Ranges LS192 LOGIC EQUATIONSDC SPECIFICATIONS直流電氣規(guī)格:Symbol 符號Parameter 參數(shù)Limits限制范圍UNIT單位Test Conditions 條件最小典型最大VIHInput HIGHVoltage輸入

11、高電 平電壓2.0一VGuaranteed Input HIGH Voltage for All InputsVILInput LOW Voltage 輸入低 電平電 壓540. 7VGuaranteed Input LOWVoltage for All Inputs740.8VIKInput Clamp Diode Voltage 鉗位二極管輸入 電壓-0.65-1.5VVCC 二最小，UN 二-18 mAVOHOutput HIGH Voltage 輸出局 電平電 壓542.53.5一VVCC =最小，I0H二最 大，VIN = VIH CC OH IN IH or VIL per Tru

12、th Table真值表742.73.5VOLOutputLOWVoltage 輸出低 電平電 壓54, 740.250.4VI0L=4. 0mAVCC 二VCC 最小，VIN 二VIL740.350.5IOL8. 0mAIIHInput HIGH Current輸入高電 平電流一20P AVCC =最大,VIN = 2.7 V一0. 1mAVCC =最大,VIN =7.0VIILInput LOWCurrent輸入低電 平電流-0.4mAVCC =最大,VIN = 0.4VIOSShort Circuit Current (Note 1) 短路電流-20-10 0mAVCC =最大ICCPow

13、er SupplyCurrent電源電流34mAVCC =最大AC CHARACTERISTICS (TA = 25)交流特性(TA = 25)：Symbol 符號Parameter 參數(shù)Limits限制范圍UNIT 單位Test Conditions 測試條件最小典型最大fMaxMaximum Clock Frequency 最大時鐘頻率2532一MHzVCC=5. 0VCL=15pFtPLH tPHLCPU Input to TCU OutputCPU輸入到TCU輸出171826 24nstPLH tPHLCPD Input to TCD OutputCPD輸入到TCD輸出161524 2

14、4nstPLH tPHLClock 到 Q273038 47nstPLH tPHLPL 至lj Q242540 40nstPHLMR Input to Any Output2335ns交流安裝要求(TA = 25C)Symbol 符號Parameter 參數(shù)Limits限制范圍UNIT 單位Test Conditions 測試條件最小典型最大tWAny Pulse Width 任何脈 沖寬度20nsVCC = 5. 0VtsData Setup Time 數(shù)據(jù)設(shè) 置時間20nsthData Hold Time數(shù)據(jù)保持 時間5.0nstreeRecovery Time恢復(fù)時間40ns3. 2 7

15、4LS48譯碼器邏輯圖Vc t 3 a b c d e同同向 同陽 7F| 同 |"7l| 口| 口| |5|6| “IfTB C LT Bl JR BO R0I D A GND引腳介紹：引出端符號A0-A3譯碼地址輸入端BI/RB0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iJiliBHifei'RBo庭二篇4-0.3.2mA1榔懶Vcc二聯(lián)斷偶底 15V5476器mA74903811測試條件中的“最小”和“最大”用推薦工作條件中的相應(yīng)值工作條件:最小額定最大最小額定最大電源電壓vcc5

16、44.555.51. 555.5V744. 7555. 254. 7555. 25輸入高電平電壓Vh22V輸入低電平 電壓VI540.80.7V710.80.8V輸入高電平 電流IhYa-Yg-400-100uABI/RBO-200-50輸出低電平 電流lolYa-Yg546.42mA746. 16BI/RBO5481. 67483.25448/744854LS48/74LS48單位3. 3555集成定時器3. 3.1 LM555CN 引腳圖an dDu al-In-Line, Small Outline Molded Mini Small Outline Packages.Top viewL

17、M555CN相關(guān)參數(shù)Technical/Catalog InformationLM555CNVendorFairchild Semiconductor類別Integrated Circuits (ICs)類型555 Type, Timer/Oscillator (Single)頻率Count電源電壓4. 5 V 16 V電流15mA封裝/外殼8-DIPPackagingTube工作溫度0。 C 70° CLead Free StatusLead FreeRoHS StatusRoHS Compliant其他名稱LM555CN LM555CN LM555CNFS ND LM555CNF

18、SNDLM555CNFS3. 3. 2基本原理各引腳的功能1腳：外接電源負(fù)端Vss或接地，一般情況下接地。2腳：正低觸發(fā)端3腳：輸出端V。4腳：Rd是直接清零端。當(dāng)豆d端接低電平，則時基電路不工作，此時不論TE、TH處于何電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應(yīng)接高電平。5腳：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(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時;應(yīng)將該端吊入一只0.01 UF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V”，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

19、o 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(dāng)控制電壓端（5）懸空時，比較器C1C2的基準(zhǔn)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(guān)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C1 C2的基準(zhǔn)電壓就變?yōu)関和v/2。比較器Cl C2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、

20、外接上拉電阻。4管腳為直接復(fù)位輸入端，當(dāng)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(dāng)vil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(dǎo)通，輸出端為低電平。當(dāng)vil小于2 Vcc /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(dāng)vil小于2 Vcc /3, vi2大于Vcc/3時，簡單SR鎖存器R=l, 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(fù)位輸出放電管T每當(dāng)計數(shù)器進(jìn)

21、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(jìn)制數(shù)，再由顯示器顯示出二進(jìn)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/20 mA= 170 c圖4.2譯碼顯示電路6V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U2 .NLwaiIMRRRRF4. 3提示燈電路的設(shè)計該提示燈電路由555定時器組成的

22、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(dāng)觸發(fā)器復(fù)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,| JVLJ 5VVG&Uv驅(qū)動報警燈報警QX22.5VU11LM555CMHR6 15kQca Z±10nF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(shè)計的要求是設(shè)計0999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(yù)置數(shù)為1,接通電路后，先給百位進(jìn)行數(shù)值預(yù) 置，當(dāng)?shù)谝患売嫈?shù)器的CPU端接收到脈沖信號時，計數(shù)器進(jìn)行加法計數(shù)；當(dāng)計數(shù)器的CPD端接收到脈沖信號時，計數(shù)器進(jìn)行減法計數(shù)和加法計數(shù)。第一級計數(shù)為 9時

23、下一個脈沖到來時，第一級計數(shù)器加1進(jìn)位變零，向上一級進(jìn)位；減法計數(shù) 時，當(dāng)?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(dāng)計數(shù)電路處于計數(shù)狀態(tài)，有車進(jìn)入時,將對紅外遙感進(jìn)行開一斷的作用， 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(jìn)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(yīng)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(dāng)前的車位空位數(shù)。當(dāng)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(jìn)行加1計數(shù),通過譯碼顯示電路顯示出當(dāng)前的 車位空位數(shù)，較劃卡前多出1空位。IM2C712D419OZNf-M113BI t+lBDSK當(dāng)計數(shù)器計數(shù)到999時，通過與門電路配合或門對輸入進(jìn)行鎖住，由于輸入脈沖 是下降沿觸發(fā)，則采用或門進(jìn)行處理。圖4. 3提示燈電路五、總電路圖:皿»Ml心得停車場空位顯示電路是