停車場信息管理系統(tǒng)的研究畢業(yè)論文

1、信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文題 目停車場信息管理系統(tǒng)的研究學(xué)生學(xué) 號(hào)系 部電氣工程系專 業(yè)機(jī)電一體化班 級(jí)指導(dǎo)教師顧問教師27 / 33摘 要 本題為“停車場智能計(jì)數(shù)器”，文章主要討論在停車場方面的使用，分析研究其工作過程與原理，并以此為基礎(chǔ)討論其運(yùn)行。 整個(gè)設(shè)計(jì)由以下幾個(gè)部分組成：穩(wěn)壓電源、光電耦合器、反向互鎖識(shí)別電路、可逆計(jì)數(shù)器、預(yù)置數(shù)電路、譯碼電路、顯示器電路等。主要遠(yuǎn)離是討論車輛在駛?cè)牖蚴钩鰰r(shí)，經(jīng)過光電耦合器的各個(gè)過程，由光電耦合器輸出高低電位的變化來給到雙上沿D觸發(fā)器信號(hào)，根據(jù)車輛的駛?cè)胧钩?，輸出端將傳送相對?yīng)的脈沖信號(hào)給計(jì)數(shù)器，可逆計(jì)數(shù)器將會(huì)根據(jù)接收到的脈沖信號(hào)進(jìn)行加計(jì)數(shù)還是減計(jì)數(shù)，再

2、經(jīng)譯碼器后，由七段數(shù)碼管顯示停車場現(xiàn)有的車位數(shù)量。電路中同時(shí)運(yùn)用了撥碼開關(guān)來對可逆計(jì)數(shù)器做預(yù)置數(shù)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行加減計(jì)數(shù)。關(guān)鍵字：光電耦合器、觸發(fā)器、可逆計(jì)數(shù)器、脈沖AbstractThe subject of "counter intelligence car-park", the article focused on the use of the parking area, analysis of its work processes and principles, and as the basis for discussion of its use. The who

3、le design from the following components: power supply, Photometric, to identify the direction of interlocking circuit (even rising edge of D flip-flop), reversible counter, preset number of circuits, decoding circuitry, show circuit. The main principle is to discuss the vehicles entering or leaving,

4、 after all Photometric the process, from Photometric output level of potential changes to the rising edge of the double-D trigger signal, according to the traffic passing vehicles Out, the output will be sent corresponding to the pulse signal to the counter, will be irreversible counter to the pulse

5、 of the receiving signals or by counting and counting, and the decoder, from forepart digital display of the existing car parks The number of parking spaces. At the same time the use of circuit switching codes to be reversible counter to the preset number, and in this counting on the basis of additi

6、on and subtraction. Key Words:photometric trigger reversible counter pulse 目錄摘 要I第1章緒論11.2常用計(jì)數(shù)器件11.3電路結(jié)構(gòu)2第2章直流穩(wěn)壓電源32.1直流穩(wěn)壓電源的組成32.2原理與分析32.3穩(wěn)壓電流的性能指標(biāo)與測試方法43.1基本驅(qū)動(dòng)方式63.2光敏二極管6圖3-2光電二極管外形圖73.3特性參數(shù)7第4章 電路原理分析124.1過程介紹124.2原理分析124.3計(jì)數(shù)電路17第5章 電路原理圖22致 26參考文獻(xiàn)27第1章緒論1.1前言在商業(yè)競爭異常激烈的今天，汽車保有量越來越大，各類型零售商場，連鎖店，

7、超市，博物館，公園，展覽館等，如何去處理好車輛的停放問題已經(jīng)成為一個(gè)不得不面對的問題。對于依賴客流量的產(chǎn)業(yè)來說，處理好停車問題顯得尤為重要，意義也更大，這就要求有一個(gè)合適的計(jì)數(shù)器來完成這些工作。本文所設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)器是采用雙單束主動(dòng)式紅外計(jì)數(shù)器紅外反射方式，抗干擾性好，可靠性高。通過采用兩路紅外傳感器，并結(jié)合方向互鎖識(shí)別電路，對方向進(jìn)行辨別，電路結(jié)構(gòu)簡單，同時(shí)也極降低了成本，適用圍較廣。本課題綜合運(yùn)用了以往所學(xué)的各科知識(shí)，能將其有機(jī)的整合起來，使之成為一個(gè)有機(jī)的知識(shí)體系，從而將課本知識(shí)融入到實(shí)踐中去，以此來加深對所學(xué)知識(shí)的理解。課題綜合應(yīng)用了數(shù)字電路、模擬電路與傳感器的相關(guān)知識(shí)，如光電耦合器、集成

8、觸發(fā)器、可逆計(jì)數(shù)器、七段鎖存譯碼器等組成的“停車場車位智能計(jì)數(shù)器”。該設(shè)計(jì)應(yīng)用廣泛，可用于測量賓館、飯店、商場、超市、博物館、展覽館、車站、碼頭、銀行等場所的停車場的車位數(shù)量，同時(shí)不會(huì)阻礙到車輛的進(jìn)出。本電路的指導(dǎo)思想是利用紅外發(fā)光管發(fā)射紅外線，紅外接收管接收此紅外線，并將其放大、整形。當(dāng)有車輛擋住紅外光時(shí)，接收管沒有接收到紅外信號(hào)，放大器將輸出低電平，同時(shí)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)這個(gè)低電平脈沖，并經(jīng)譯碼驅(qū)動(dòng)電路使數(shù)碼管顯示相應(yīng)數(shù)值。這樣就得到要停車場現(xiàn)有的可停放位置數(shù)量。計(jì)數(shù)圍在099之間，如果需要還可擴(kuò)展。其主要容是在光電耦合器接收到信號(hào)后，驅(qū)動(dòng)雙上升沿D觸發(fā)器，在將脈沖傳送給可逆計(jì)數(shù)器，然后通過譯碼器

9、顯示出來。1.2常用計(jì)數(shù)器件當(dāng)前市場上，已經(jīng)有各種各樣的計(jì)數(shù)器來滿足不同使用群體的需求，但是他們都有優(yōu)缺點(diǎn)，主要分析如下：人工計(jì)數(shù)優(yōu)點(diǎn)：適用于點(diǎn)檢測，費(fèi)用相對較小，從心理上覺得比較可靠。缺點(diǎn)：短時(shí)間（如半小時(shí)）可靠性較高，但隨著時(shí)間的延長誤差大幅增加；當(dāng)客流量增大時(shí)，誤差率會(huì)變的更高。 單束被動(dòng)式紅外傳感器優(yōu)點(diǎn)：可以適用于有熱釋對象的場合。缺點(diǎn)：區(qū)別能力差，誤差率高。單束主動(dòng)式紅外計(jì)數(shù)器優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格相對較低,結(jié)構(gòu)簡單. 缺點(diǎn)：不能辨別行進(jìn)方向，車輛是進(jìn)還是出，只適用于單一通道。視頻檢測系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：可以辨別行進(jìn)方向，隱蔽；可以與保安系統(tǒng)相連。缺點(diǎn)：識(shí)別系統(tǒng)較復(fù)雜,價(jià)格較高. 1.3電路結(jié)構(gòu) 實(shí)際電路

10、結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示。 圖1-1實(shí)際電路結(jié)構(gòu)框圖由圖可知，本設(shè)計(jì)由以下幾個(gè)功能模塊組成：穩(wěn)壓電路、光電耦合器、雙上升沿觸發(fā)器CD4013、可逆計(jì)數(shù)器CD40192、譯碼器CD4511、撥碼開關(guān)、七段數(shù)碼管等構(gòu)成。主要功能是當(dāng)有車進(jìn)入或駛出時(shí)，光電耦合器會(huì)接收到信號(hào)，輸出一個(gè)低電平，然后驅(qū)動(dòng)雙上升沿D觸發(fā)器，這時(shí)會(huì)有單個(gè)脈沖傳送給可逆計(jì)數(shù)器，可逆計(jì)數(shù)器將會(huì)根據(jù)車輛的進(jìn)入或駛出進(jìn)行加減計(jì)數(shù)，再經(jīng)譯碼器轉(zhuǎn)換，最后由數(shù)碼管顯示出停車場現(xiàn)有的可停放車輛數(shù)。其中撥碼開關(guān)是來進(jìn)行預(yù)置數(shù)，設(shè)置場可停放車輛的位置數(shù)。電路設(shè)計(jì)中，要注意一個(gè)問題，由于光電耦合器件選用的是兩個(gè)，其作用是用來辨別車輛是駛?cè)脒€是駛出，所以

11、兩光耦間的距離一定要小于車輛的長度，否則將無法辨別。第2章直流穩(wěn)壓電源2.1直流穩(wěn)壓電源的組成直流穩(wěn)壓電源是由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路等四大部分組成。 交流電壓變換部分：將交流電網(wǎng)提供的電流電壓變換到電子電路所需要的交流電壓，同時(shí)還可起到直流電源與電網(wǎng)的隔離作用。整流部分：將變壓器變換后的交流電壓變?yōu)閱蜗虻拿}沖電壓（脈沖直流）。濾波部分：對整流部分輸出的脈沖直接進(jìn)行平滑處理，使之成為一個(gè)含紋波成分很小的直流電壓。 穩(wěn)壓部分：將濾波輸出的直流進(jìn)行調(diào)節(jié)，以維持輸出電壓的基本穩(wěn)定。由于濾波后輸出直流電壓受溫度、負(fù)載、電網(wǎng)電壓波動(dòng)等因素的影響很大，所以要設(shè)置穩(wěn)壓電路。2.2原理與分析直

12、流穩(wěn)壓電源的基本原理直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器T、整流濾波電路與穩(wěn)壓電路所組成，基本框圖如下：圖2-1直流穩(wěn)壓電源圖 各部分的作用 電源變壓器T的作用是將電網(wǎng)220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓Ui。變壓器副邊與原邊的功率比為=P2/ P1，式中是變壓器的效率。 整流濾波電路：整流電路將交流電壓Ui變換成脈動(dòng)的直流電壓。再經(jīng)濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓U1。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。圖2-2整流濾波電路圖 各濾波電容C滿足RL-C（35）T/2，或中T為輸入交流信號(hào)周期，RL為整流濾波電路的等效負(fù)載電阻。圖2-3三端集成穩(wěn)壓器圖

13、三端集成穩(wěn)壓器：常用的集成穩(wěn)壓器有固定式三端穩(wěn)壓器與可調(diào)式三端穩(wěn)壓器。常用可調(diào)式正壓集成穩(wěn)壓器有CW317（LM317）系列，它們的輸出電壓從1.25V37伏可調(diào)，最簡的電路外接元件只需一個(gè)固定電阻和一只位器。其芯片有過渡、過熱和安全工作區(qū)保護(hù)，最大輸出電流為1.5A。 其典型電路如圖(4)，其中電阻R1與電位器R2組成輸出電壓調(diào)節(jié)器，輸出電壓Uo的表達(dá)式為：Uo1.25（1R2/R1）式中R1一般取120240歐姆，輸出端與調(diào)整端的壓差為穩(wěn)壓器的基準(zhǔn)電壓（典型值為1.25V）。圖2-4基準(zhǔn)電壓圖2.3穩(wěn)壓電流的性能指標(biāo)與測試方法穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)分為兩種：一種是特性指標(biāo)，包括允許輸入電壓、輸

14、出電壓、輸出電流與輸出電壓調(diào)節(jié)圍等；另一種是質(zhì)量指標(biāo)，用來衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度，包括穩(wěn)壓系數(shù)（或電壓調(diào)整率）、輸出電阻（或電流調(diào)整率）、紋波電壓（紋波系數(shù)）與溫度系數(shù)。測試電路如圖。圖2-5 圖穩(wěn)壓電源性能指標(biāo)測試電路紋波電壓：疊加在輸出電壓上的交流電壓分量。用示波器觀測其峰峰值一般為毫伏量級(jí)。也可用交流毫伏表測量其有效值，但因紋波不是正弦波，所以有一定的誤差。 穩(wěn)壓系數(shù)：在負(fù)載電流、環(huán)境溫度不變的情況下，輸入電壓的相對變化引起輸出電壓的相對變化。 電壓調(diào)整率：輸入電壓相對變化為±10%時(shí)的輸出電壓相對變化量，穩(wěn)壓系數(shù)和電壓調(diào)整率均說明輸入電壓變化對輸出電壓的影響，因此只需測試

15、其中之一即可。輸出電阻與電流調(diào)整率輸出電阻與放大器的輸出電阻一樣，其值為當(dāng)輸入電壓不變時(shí)，輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比的絕對值.電流調(diào)整率：輸出電流從0變到最大值時(shí)所產(chǎn)生的輸出電壓相對變化值。輸出電阻和電流調(diào)整率。第3章 紅外器件與光電耦合器3.1基本驅(qū)動(dòng)方式 紅外發(fā)光二極管是一種電流驅(qū)動(dòng)器件。基本驅(qū)動(dòng)方式有恒定直流電流驅(qū)動(dòng)、脈動(dòng)直流電流驅(qū)動(dòng)和交流電流驅(qū)動(dòng)三種。 恒定直流電流驅(qū)動(dòng)方式常用于簡單紅外光控電路。為了減小發(fā)射器電源的消耗，延長紅外發(fā)光二極管的使用壽命以與提高遙控發(fā)射的距離，在紅外遙控發(fā)射器中，紅外發(fā)光管一般都采用脈動(dòng)直流電流驅(qū)動(dòng)方式。采用脈動(dòng)直流驅(qū)動(dòng)還有一個(gè)好處，就是提高了紅外

16、遙控系統(tǒng)的抗干擾性能。 交流電流驅(qū)動(dòng)方式主要應(yīng)用在近距離簡單紅外光通信電路中，如簡單紅外線耳機(jī)等。在這種驅(qū)動(dòng)方式中，要控制驅(qū)動(dòng)交流電流的大小，以免發(fā)光二極管進(jìn)入非線性區(qū)，產(chǎn)生非線性失真。3.2光敏二極管我們知道，在半導(dǎo)體中只有導(dǎo)帶中的電子和價(jià)帶中的空穴才能才能起導(dǎo)電作用。而用光照射半導(dǎo)體時(shí)，可用光子的能量激發(fā)價(jià)帶中的電子到導(dǎo)帶上去，產(chǎn)生導(dǎo)帶中的非平衡電子和價(jià)帶中同樣數(shù)量的非平衡空穴，他們對導(dǎo)電均有貢獻(xiàn)，因此，用光照射半導(dǎo)體，可使半導(dǎo)體的電阻率發(fā)生變化。這就是半導(dǎo)體的光電效應(yīng)。利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)可以制成光電二極管。 如下圖3-1是一個(gè)加有反向電壓（N區(qū)接正電源，P區(qū)接負(fù)電源）的PN給和它的能帶

17、圖。在無光照射時(shí)，PN結(jié)中的反向電流是P區(qū)的少數(shù)載流子電子流向N區(qū)和N區(qū)的空穴（也是少數(shù)載流子）流向P區(qū)形成的。由于是少數(shù)載流子導(dǎo)電，因此反向電流小，一般小于1uA。圖3-1 加有反向電壓的PN結(jié) 不同的半導(dǎo)體材料對不同波長的入射光的響應(yīng)是不同的。為了使電子從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶，入射光子的能量應(yīng)大雨材料的禁帶寬度，即入射光玻波長應(yīng)小于入。光電二極管有頂面受光材料封裝。如下圖3-2畫出了幾個(gè)光電二極管的外型結(jié)夠圖3-2光電二極管外形圖3.3特性參數(shù)伏安特性光敏二極管的伏安特性曲線。圖3-3中畫出了三種特性曲線，曲線1為無光照時(shí)的特性；曲線2為中等光照時(shí)的特性；曲線3為強(qiáng)光照時(shí)的特性。圖3-3光敏二極

18、管的伏安特性圖 無光照時(shí)，光敏二極管的特性與普通二極管一樣。有光照時(shí)，光敏二極管的反向電流增大，特性曲線沿電流軸向下平移，光照越強(qiáng)，下移越大，下移幅度與光照強(qiáng)度成正比。由圖還可看出，在入射光強(qiáng)一定時(shí)，光敏二極管的反向電流是基本不變的，與反向電壓無關(guān)，特性與平行軸平行。 特性在第四象限時(shí)，它呈光電池特性。在PN結(jié)沒有外加電壓時(shí)，它是存在電場的，方向從N區(qū)指向P區(qū)，當(dāng)受到光照時(shí)，將產(chǎn)生電子和空穴，在電場作用下，電子被吸引到N區(qū)，空穴被吸引到P區(qū)，如果用導(dǎo)線或外接電阻連結(jié)PN結(jié)，將形成通過外電路的電流。由于其產(chǎn)生電流的方向在PN結(jié)部是由N區(qū)到P區(qū)，故在外電路中是由P區(qū)通過外電路到N區(qū)的，也是反向電流

19、。光譜響應(yīng)特性前面已提到，不同材料對各種波長的入射光的響應(yīng)是不同的。即光敏二極管對不同的波長有不同的靈敏度。硅光敏二極管對不同的波長有不同的靈敏度。硅光二極管的光譜響應(yīng)波長為0.41.1，峰值波長為0.880.94，如圖3-4所示。這恰好與砷化嫁紅外發(fā)光二極管的波長相重合，可得到較高的接受靈敏度。圖3-4硅光敏二極管響應(yīng)曲線 光電流IL 是指在一定的反向電壓下，入射光強(qiáng)為某一定值時(shí)留過管子的（反向）電流。光敏二極管的光電流一般為幾十uA，并與入射光強(qiáng)度成正比。 暗電流ID 是指在一定反向電壓下，無光照時(shí)流過管子的（反向）電流。一般在50V反壓下，IU小于0.1uA。 反向工作電壓UP 是指在無

20、光照時(shí)，光敏二極管反向電流小于0.20.3uA時(shí)，允許的最高反向工作電壓，一般在10V左右，最高可達(dá)幾十V 峰值波長P 是值光敏二極管光譜響應(yīng)最靈敏的波長圍，一般為0.880.94。3.4光電耦合器 光電耦合器原理與應(yīng)用 光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號(hào)的一種電一光一電轉(zhuǎn)換器件。它由發(fā)光 源和受光器兩部分組成。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體，彼此間用 透明絕緣體隔離。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端，常見的發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏二極管、光敏三極管等等。光電耦合器的種類較多，常見有光電二極管型、光電三極管型、光敏電阻型、光控晶閘管型、光電達(dá)林頓型、集成電路型等。工作原理

21、： 在光電耦合器輸入端加電信號(hào)使發(fā)光源發(fā)光，光的強(qiáng)度取決于激勵(lì)電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應(yīng)而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實(shí)現(xiàn)了電一光一電的轉(zhuǎn)換。基本工作特性（以光敏三極管為例）：共模抑制比很高在光電耦合器部，由于發(fā)光管和受光器之間的耦合電容很小（2pF以）所以共模輸入電壓通過極間耦合電容對輸出電流的影響很小，因而共模抑制比很高。輸出特性光電耦合器的輸出特性是指在一定的發(fā)光電流IF下，光敏管所加偏置電壓VCE與輸出電流IC之間的關(guān)系，當(dāng)IF=0時(shí)，發(fā)光二極管不發(fā)光，此時(shí)的光敏晶體管集電極輸出電流稱為暗電流，一般很小。當(dāng)IF>0時(shí)，在一定的IF作用下，

22、所對應(yīng)的IC基本上與VCE無關(guān)。IC與IF之間的變化成線性關(guān)系，用半導(dǎo)體管特性圖示儀測出的光電耦合器的輸出特性與普通晶體三極管輸出特性相似。光電耦合器可作為線性耦合器使用 在發(fā)光二極管上提供一個(gè)偏置電流，再把信號(hào)電壓通過電阻耦合到發(fā)光二極管上，這樣光電晶體管接收到的是在偏置電流上增、減變化的光信號(hào)，其輸出電流將隨輸入的信號(hào)電壓作線性變化。光電耦合器也可工作于開關(guān)狀態(tài)，傳輸脈沖信號(hào)。在傳輸脈沖信號(hào)時(shí)，輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間存在一定的延遲時(shí)間，不同結(jié)構(gòu)的光電耦合器輸入、輸出延遲時(shí)間相差很大。光電耦合器應(yīng)用與作用 光電耦合器具體應(yīng)用：組成開關(guān)電路、組成邏輯電路、組成隔離耦合電路、組成高壓穩(wěn)壓電路、組

23、成門廳照明燈自動(dòng)控制電路光電耦合器的作用：避免干擾由輸出通道傳入控制微機(jī)吸收尖峰干擾信號(hào)，所以具有很強(qiáng)的抑制噪聲干擾能力作為開關(guān)時(shí)，耐用，可靠性高和高速作高壓開關(guān)，信號(hào)隔離轉(zhuǎn)換脈沖系統(tǒng)間的匹配在本課題中，光耦選用的類型是OPTOISO1，具體分析如下： 圖3-5 光耦OPTOISO1 發(fā)光二極管一直處于發(fā)光狀態(tài)，當(dāng)一輛車駛?cè)霑r(shí)，這時(shí)車輛會(huì)擋著紅外線照射到接收管，使其截止，光耦采用的是直射式。而在我們將這一設(shè)計(jì)應(yīng)用到實(shí)際生活中去時(shí)，我們可以選用反射式可，即擔(dān)憂車輛來時(shí)，紅外線會(huì)照射到車輛上，然后再由車輛反射給紅外線接收管，將其導(dǎo)通，B點(diǎn)輸出低電位。電路如下圖3-6：圖 3-6發(fā)光二極管發(fā)光狀態(tài)第

24、4章 電路原理分析4.1過程介紹課題原理如下：（清晰圖請參考附錄） 圖4-1 課題原理圖 電路分析過程由兩大部分組成，即當(dāng)車輛駛?cè)霑r(shí)和當(dāng)車輛駛出時(shí)。 由五個(gè)部分組成，假設(shè)一輛車從外駛?cè)胪＼噲?，所?jīng)五個(gè)過程分別是：無車輛駛?cè)?、?jīng)過T1但未經(jīng)T2、經(jīng)過T1且經(jīng)過T2、離開T1但未離開T2、離開T1且離開T2（進(jìn)入了停車場）4.2原理分析下面將對以上五個(gè)過程進(jìn)行分析： 當(dāng)無車輛駛?cè)霑r(shí)，T1T2均處于截至狀態(tài)，A端輸出高電平，經(jīng)過非門D1后變?yōu)榈碗娖?，再?jīng)非門D3后又轉(zhuǎn)變?yōu)楦唿c(diǎn)平，則R1（復(fù)位端）作用，進(jìn)行復(fù)位，輸出為1。同樣，輸出亦為1。仿真如圖4-2車輛未經(jīng)過T1T2時(shí)，AB均輸出高電平，即OO1

25、1。 圖4-2 無車輛駛出 當(dāng)一輛車經(jīng)過T1，未經(jīng)過T2時(shí)，T1導(dǎo)通，A端輸出低電平。經(jīng)兩非門D1和D3后，R1也為低電平，而復(fù)位端R1是高電平有效，所以不工作。 此時(shí)T2處于截止?fàn)顟B(tài)，B端輸出高電平，經(jīng)非門D2后，轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖?，而CP1為上升沿觸發(fā)，所以輸出為一。R2端仍處于復(fù)位狀態(tài)，所以輸出1。仿真如圖4-3車輛經(jīng)過T1，但未經(jīng)過T2，A端輸出低電位O，B端輸出高電位1，即0001。當(dāng)車輛正好經(jīng)過T1T2時(shí)，T1T2均導(dǎo)通，AB均輸出低電平，分別經(jīng)過非門D1D3和D2D4后，R1R2均為低電平，即處于失效狀態(tài)，此時(shí)CP1經(jīng)過一個(gè)上升沿脈沖。所以輸出1，CP2和上一過程一樣，仍處于高電平狀態(tài)

26、。 圖4-3 經(jīng)過T1但未經(jīng)過T2所以輸出仍為一。仿真如圖4-4車輛同時(shí)經(jīng)過T1T2，AB端均輸出低電位0，即0000。同時(shí)進(jìn)行一次減計(jì)數(shù)，燈由亮變暗。當(dāng)車輛離開T1，但未離開T2時(shí)，T1又變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，T2處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)A端輸出高電平，經(jīng)過非門D1、D3后，R1端為高電平，進(jìn)行復(fù)位，1Q輸出0。T2導(dǎo)通，B輸出低電平，經(jīng)過非門D2后，R2為低電平，失效。但此時(shí)CP2是下降沿脈沖（CP2是上升沿有效），所以2Q保持與上衣過程一樣，仍輸出1。仿真如圖4-5車輛離開T1，但未離開T2時(shí)，這時(shí)A端輸出變?yōu)楦唠娢?，B端輸出低電位0，即0010。圖4-4 經(jīng)過T1且經(jīng)過T2􀂋 當(dāng)車

27、輛離開T1和T2時(shí)，此過程和第一過程一樣。1Q、2Q均輸出1。，T1又變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，T2處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)A端輸出高電平，經(jīng)過非門D1、D3后，R1端為高電平，進(jìn)行復(fù)位， 1Q輸出0。T2導(dǎo)通，B輸出低電平，經(jīng)過非門D2后，R2為低電平，失效。但此時(shí)CP2是下降沿脈沖（CP2是上升沿有效），所以 2Q保持與上衣過程一樣，仍輸出1。圖4-5 離開T1但未離開T2仿真如圖4-5車輛離開T1，但未離開T2時(shí)，這時(shí)A端輸出變?yōu)楦唠娢?，B端輸出低電位0，即0010。 圖4-6 離開T1且離開T2當(dāng)車輛離開T1和T2時(shí)，此過程和第一過程一樣。1Q、2Q均輸出1。4.3計(jì)數(shù)電路由以上分析可知，計(jì)數(shù)器是電路的

28、另一個(gè)核心所在。計(jì)數(shù)器是應(yīng)用最為廣泛的時(shí)序邏輯電路，它不僅可以用來對脈沖計(jì)數(shù)，而且還常用于數(shù)字系統(tǒng)的定時(shí)、延時(shí)、分頻與構(gòu)成節(jié)拍脈沖發(fā)生器等等。 其種類繁多，不同型號(hào)的計(jì)數(shù)器功能不盡一樣，表現(xiàn)在計(jì)數(shù)方式、計(jì)數(shù)規(guī)律、預(yù)置方式、復(fù)位方式、編碼方式等幾個(gè)方面。按計(jì)數(shù)器的功能來分可分為加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器和可逆計(jì)數(shù)器（同時(shí)兼有加和減兩種計(jì)數(shù)功能的計(jì)數(shù)器稱為可逆計(jì)數(shù)器）；按進(jìn)位基數(shù)來分，可分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（模為2r的計(jì)數(shù)器，r為整數(shù)）、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器；按計(jì)數(shù)器的進(jìn)位方式來分，可分為同步計(jì)數(shù)器（又稱為并行計(jì)數(shù)器）和異步計(jì)數(shù)器（又稱為串行計(jì)數(shù)器）。那本次電路設(shè)計(jì)當(dāng)中，我們采用的是CD40192

29、可逆計(jì)數(shù)器，用它來對電路進(jìn)行加減計(jì)數(shù)，同時(shí)，CD40192也是十進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。CD40192的特性：CD40192具有異步清除功能。當(dāng)清除（CR）為高電平時(shí)，不管計(jì)數(shù)時(shí)鐘（CPU、CPD）狀態(tài)如何，所有計(jì)數(shù)器輸出（Q0Q3）均為低電平。CD40192的預(yù)置功能也是異步的。當(dāng)置入控制（LD）為低電平時(shí)，Q0Q3將隨數(shù)據(jù)輸入（D0D3）一起變化，而與CPD和CPU無關(guān)。其串聯(lián)級(jí)連時(shí)的電路圖如下圖：圖4-7 串聯(lián)級(jí)連時(shí)的電路圖 各級(jí)的清零端R和預(yù)置數(shù)控制端LD并接在一起，同時(shí)將低位的進(jìn)位輸出端CO接到高一位的CPU，將低位的借位輸出端BO接到高一位的CPD。作減計(jì)數(shù)時(shí)，一旦低位計(jì)數(shù)器的數(shù)值減到零，則

30、BO為低電平使高位的CPD為低電平，再來一個(gè)脈沖，低位BO恢復(fù)為高電平，此上升沿使高位減1，同時(shí)本位由0000跳變到1001，繼續(xù)進(jìn)行減計(jì)數(shù)。作加計(jì)數(shù)時(shí)，一旦計(jì)數(shù)到1001時(shí)，則由CO向高位傳送進(jìn)位脈沖，先變?yōu)榈碗娖?，再來一個(gè)脈沖，變?yōu)楦唠娖剑垢呶患?，同時(shí)本位跳變到0000，繼續(xù)進(jìn)行加計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器的起始狀態(tài)可由預(yù)置控制端LD和預(yù)置輸入端D0D3來設(shè)定。該器件的計(jì)數(shù)是同步的。當(dāng)一個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)鐘保持高電平時(shí)，另一個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)鐘的上升沿能使Q0Q3同時(shí)變化。同步計(jì)數(shù)方式消除了異步計(jì)數(shù)器常有的輸出計(jì)數(shù)尖峰。計(jì)數(shù)方向由計(jì)數(shù)時(shí)鐘確定。 當(dāng)計(jì)數(shù)上溢（為9）并且CPU為低電平時(shí)，進(jìn)位輸出（CO）產(chǎn)生一個(gè)低電平脈沖

31、。當(dāng)計(jì)數(shù)下溢（為0）并且CPD為低電平時(shí)，借位輸出（BO）產(chǎn)生一個(gè)低電平脈沖。CD40192無需外電路就能級(jí)聯(lián)，分別把BO和CO接到后一級(jí)的CPD和CPU即可。圖4-8 CD40192分配圖 圖4-10 顯示器全暗時(shí)電路圖若在CD4511所構(gòu)成的數(shù)字顯示器中加入一個(gè)由四2輸入與非門74HC00或CD4011構(gòu)成的多諧振蕩器，振蕩器輸出的矩形脈沖接在CD4511的BI端上。這樣，當(dāng)E為高電平時(shí)，振蕩器輸出1Hz左右的矩形脈沖，接在CD4511的BI端，當(dāng)BI=1時(shí)，顯示器正常顯示，當(dāng)BI=0時(shí)，顯示器七段全滅，不顯示，這樣，顯示器將以每秒一次的頻率閃爍顯示。若E為低電平時(shí)，振蕩器停振，輸出為低電平，BI=0，顯示器全暗。電路如圖4-11所示：圖4-11 隨機(jī)數(shù)字顯示器 如圖所示電路為CD4511和共陰極顯示數(shù)碼管BS201與與非門構(gòu)成的隨機(jī)數(shù)字顯示器。該電路可用于搖獎(jiǎng)，抽獎(jiǎng)等。振蕩器產(chǎn)生250Hz的方波信號(hào)，經(jīng)與非門反向后送到十進(jìn)制（BCD）計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果以BCD碼方式送到CD451