电子技术课程设计电子门卫系统之进出人员计数器3.docx

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电子技术课程设计电子门卫系统之进出人员计数器3

沈阳工程学院

课程设计任务书

课程设计题目：

电子门卫系统之出入人员计数器

起止日期：

2010年7月5日起——至2010年7月9日止

教研室主任秦

电子门卫系统之进出人员计数器

1设计主要内容及要求

1.1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）。

1.3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）但没有继续前进又退出——即连续且只经过两次

A（或B）的情况如何处理？

（3）其他

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、草稿要求保留并随设计报告一起上交；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

2010.7.5

讲解主要设计内容，学生根据任务书做出原始框图

打分

2010.7.6

检查框图及初步逻辑图完成情况，讲解及纠正错误

打分

2010.7.7

检查及改正逻辑图；讲解印刷电路板图绘制及报告书写

打分

2010.7.8

继续修正逻辑图，指导印刷电路板图绘制方法，布置答辩

打分

2010.7.9

答辩、写报告

打分

2010-7-2

沈阳工程学院

数字电子技术课程设计成绩评定表

系（部）：

自

指导教师评审意见

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

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

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

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

指导教师评审成绩

（加权分合计乘以12）

分

加权分合计

指导教师签名：

年月日

评阅教师评审意见

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

工作量

工作量饱满，难度适中。

0.5

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

评阅教师评审成绩

（加权分合计乘以8）

分

加权分合计

评阅教师签名：

年月日

课程设计总评成绩

分

中文摘要

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、逗留一个房间的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。

本次课题的计数统计电路中分为进人员计数器，出人员计数器和逗留人员可逆计数器。

所谓智能控制的关键是在于设计一个合适的CP脉冲在人员进入十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JK触发器解决上序问题。

其JK的触发是基于安放在门内、门外的两个光电耦合传感器工作而产生。

此光电偶合传感系统能将人员进出的动做转化为电信号送入主电路中去，进而驱动整个系统的有序工作。

在报警电路的设计上，此次课题采用的是一个单稳触发器和一个多谐振荡器构成30S和1.2KHZ的报警系统。

在输入报警信号时并不是采用比较器的方法而是用一个八输入的与非门将信号送到报警系统中去。

关键词计数器，触发器，译码器，报警

课程设计任务书I

课程设计成绩评定表III

中文摘要IV

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

3设计方框图3

4各部分电路设计及参数计算4

4.1传感器电路4

4.2识别脉冲发生电路4

4.3进、出人员计数电路6

4.4译码显示电路7

4.5溢出报警电路8

4.6逗留人员可逆计数电路8

5工作过程分析10

6元器件清单11

7主要元器件介绍12

7.1双4输入与门74LS2112

7.2可逆计数器74LS19212

7.3有置位和复位上升沿触发的双J-K触发器74HCT10913

7.4二-五-十进制计数器74LS29014

7.57448译码显示器15

小结17

致谢18

参考文献19

附录A1逻辑电路图20

附录A2实际接线图21

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

1.2设计要求

1.2.1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；

（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700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）但没有继续前进又退出——即连续且只经过两次

A（或B）的情况如何处理？

2设计思路

此电子门卫系统之进出人员计数器是对一个房间的进入，出去和逗留人数进行统计的综合性电路。

一个合格的电子门卫系统之进出人员计数器必须能做到智能区分人员的进、出并进行计数显示。

为达到此目的，在此提出本人的设计思路：

1首先利用安装在门外、门内的A，B两个传感器将人员的进出动作转化为电信号送入主电路中去。

2其次利用触发器将人员进信号转为CP脉冲驱动进入人数计数器（1—4）工作和逗留人数计数器（9—12）进行加计数工作并译码显示（1—12）。

3再次利用触发器将人员出信号转为CP脉冲驱动出去人数计数器（5—8）工作和逗留人数计数器（9—12）进行减计数工作并译码显示（1—12）。

4最后为实现发挥部分

（2）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。

5当进入人数计数器达到9990和逗留人数计数器达到700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。

基于以上思路所述如若要完成本次课题，则必须要精确设计好能识别人员进、出的CP脉冲，做到当人员进入房间内时只驱动进人员计数器和逗留人员加计数器，当人员出房间只驱动出人员计数器和逗留人员减计数器。

与此同时还要识别人员是否真的进、出房间。

本次课题在解决以上的这些问题时只用两个JK触发器，也正是本次课题的核心所在。

下面将对本次课题进行详细叙述。

3设计方框图

4各部分电路设计及参数计算

4.1传感器电路

［说明］：

此电路是做为一个把人员进、出动作转为电信号的转换工具。

采用的是光电耦合的原理。

正常状态下，发光二极管发光使光敏电阻阻值接近于零，输出端电压为低电位；当有人进或出使会经过传感器挡住二极管的发光，此时光敏电阻阻止就会接近于无穷大，这时输出端为高电位，把输出信号输送到触发器。

上图为门外传感器A,门内传感器B亦是如此。

4.2识别脉冲发生电路

此电路是CP脉冲发生电路，其主体是两个JK触发器，其触发器1的J和触发器2的CP是由传感器A控制；触发器1的CP和触发器2的J是由传感器B控制。

其A、B分别接在传感器A、B的输出端，常态下为高电平，E端接往进人员计数器的CP端F端接往逗留人数可逆计数器的CPU端（即此时为加记数），C端接往出人员计数器的CP端，D接往逗留人数可逆计数器的CPD端（即此时为减记数）。

此电路不仅能实现基本要求2的功能还能同时达到发挥部分2的要求。

现以人员顺序经过A、B时的波形分析来说明以上观点：

从以上波形图可知当人在顺序经过A、B时，只有触发器1能发出有效CP波形，而触发器1正是进人员计数器和逗留人员加计数器的驱动，且此时若人员只是多次重复经过传感器A而未经过传感器B就不会有CP1，自然也就不回有O1的输出波形，这就成功的解决了发挥部分2所提出的问题。

当人员顺序进入B、A时的波形为

4.3进、出人员计数电路

上图所示为进人员计数电路，此电路的主体是74LS290既二-五-十进制计数器，正常计数工作时其置零、置九端都是高有效，故应接低电平。

图中的Q1端接往传感器A的输出端，QA、QB、QC、QD接往译码器。

其自身的CPB端和QA端相连就构成了自身的十进制，当低位计数器的QD端和高位计数器的CPA端相连时就构成了两个计数器之间的十进制，下面以QD的输出波形来分析此计数器的进位过程；

如波形图所示，当低位计数器完成一次十进制的计数时其QD端自然会形成一个CP脉冲波形，这样当这个波形送到高位计数器的CP端后就成功的完成了进位。

出人员计数电路的工作原理同上。

4.4译码显示电路

这部分电路所要完成的工作是将计数器所记录的时间显示出来，首先LED显示器是无法直接从计数器读取数据进行显示的，所以在计数器和显示器中间需要加上一个译码器，译码器选用的是七段显示译码器74LS78，它是一个共阴极译码器所以对应的，用了一个共阴极的LED显示器，所谓的共阴极就是把显示器里所有二极管的阴极接到了一起并且接地，所以译码器输出的应是高信号。

4.5溢出报警电路

当输入端输入一个高电平时，报警电路报警，发光二极管发光。

4.6逗留人员可逆计数电路

此电路的功能是随时显示逗留在房间内的人数，其主体是一个十进制的可逆计数器74LS192。

在这个电路中可逆计数器有两个CP控制端，分别为CPU和CPD。

当CPU有脉冲输入时，此计数器为加计数工作，所以如上图所示CPU与Q1相连；当CPD有脉冲输入时，此计数器为减加计数工作，所以如上图所示CPD与Q2相连。

此计数器之间还可以构成进位输入和借位输出。

如上图所示CO与CPU相连就构成了进位输入，BO与CPD相连就构成了借位输出，这样此电路就完成了可逆计数的功能。

5工作过程分析

为了完成本次课题，整体工作过程和分析分为下面4步

1设计传感器电路

此传感器电路能将人员进出房间的动作转化为电信号并送入主电路中，并做为控制整个电路工作的总开关。

2研究合适触发器，使其功能满足基本要求和发挥要求

此触发器是将传感器送来的信号进行智能分析，能区分出人员的进、出和是否真的进入出去房间，并向不同的计数器发出CP脉冲控制其工作。

3研究合适计数器，使其适合触发器工作

此电路能正确接受由触发器送来的的CP脉冲，在此脉冲的作用下计数器能进行正确的工作。

4设计报警电路

此报警电路是在进如人员和逗留人员达到警报人限时自动识别报警信号，并发出报警信号。

6元器件清单

序号

名称

型号

个数（片）

备注

显示器

BS201

共阴极

计数器

74LS290

二-五-十进制

计数器

74LS192

可逆计数

触发器

74HCT109

正边沿触发

与门

74LS21

双4输入

译码器

74LS48

七段显示

7主要元器件介绍

7.1双4输入与门74LS21

管脚图

功能表

输入

输出

7.2可逆计数器74LS192

管脚图

功能表

输入

输出

加计数

减计数

此计数器为一十进制可逆计数器，其中CPU为进位输出端，CPD为借位输出端，当CP脉冲分别与CPU、CPD相连时就实现了计数器的加、减计数。

7.3有置位和复位上升沿触发的双J-K触发器74HCT109

管脚图

功能表

输入

输出

输入

输出

触发

不变

7.4二-五-十进制计数器74LS290

管脚图

功能表

复位输入

置位输入

时钟

输出

（1）

（2）

（1）

（2）

计数

CPB与QA相连后组成十进制，CPA输入计数脉冲。

7.57448译码显示器

7448七段显示译码器输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。

该集成显示译码器设有多个辅助控制端，以增强器件的功能。

它有3个辅助控制端LT、RBI、BI/RBO,现简要说明如下：

1.灭灯输入BI/RBO

BI/RBO是特殊控制端，有时作为输入，有时作为输出。

当BI/RBO作输入使用且BI＝0时，无论其它输入端是什么电平，所有各段输入a～g均为0，所以字形熄灭。

2.试灯输入LT

当LT＝0时，BI/RBO是输出端，且RBO＝1，此时无论其它输入端是什么状态，所有各段输出a～g均为1,显示字形8。

该输入端常用于检查7488本身及显示器的好坏

功能表

十进制或功能

输入

LTRBIDCBA

BI/

RBO

abcdefg

HHLLLL

H×LLLH

H×LLHL

H×LLHH

H×LHLL

H×LHLH

H×LHHL

H×LHHH

H×HLLL

H×HLLH

H×HLHL

H×HLHH

H×HHLL

H×HHLH

H×HHHL

H×HHHH

HHHHHHH

LHHLLLL

HHLHHLH

HHHHLLH

LHHLLHH

HLHHLHH

LLHHHHH

HHHLLLL

HHHHHHH

HHHLLHH

LLLHHLH

LLHHLLH

LHLLLHH

HLLHLHH

LLLHHHH

LLLLLLL

消隐

脉冲消隐

灯测试

××××××

HLLLLL

L×××××

LLLLLLL

HHHHHHH

小结

为期一周的数电课程设计结束了，在这短暂而匆忙的的一周里我充分锻炼了自己，在期末阶段的课程设计使我们很担心时间分配问题，但通过我们集体的智慧我们顺利的完成数电课设，在这次课设中提高了对各器件的认识和团队合作精神。

在课设的第一天，我们在图纸上写出自己的设计思路，大家再集体讨论并查找资料，解决不懂的元器件，在讨论过程中，我们总会遇到各式各样的问题，这时大家会各抒己见，解决问题。

在本次课程设计中我们用到了许多没学过的知识，不知不觉中查阅资料的能力也得到了很好的锻炼，然后开始在图纸上手绘出原理图。

在张老师看完我们的原理图并指出图中的错误和不足之处之后，我们又把自己的原理图又进行了一次仔细严谨的分析和改正。

接着我们开始电子版的制作。

在制作的过程中，我们遇到了许多难题，首先就是用什么软件绘制，我们通过老师的指导和各方面的搜集，最终找到了一个适合的软件，其中，我们的电子门卫系统之出入人员计数器元件多、较复杂，在绘制时花费了大量时间，在封装过程中充分发挥了集体的力量，开始时我做的很盲目只是一味的追求速度，没有条理和针对性，反复改了几次才最终完成，这反而浪费了时间。

在设计过程中，遇到的各种问题都需要做大量的工作，花大量的时间才能解决，从中，我增加了我的耐心。

在课程设计的结束的时候，看着自己设计的作品十分激动，回想起课程设计开始时，对在十八周的课设没有信心毫无头绪，并也会减少大量的复习时间，但是过后我端正了心态，课设也是在帮助我复习数电的相关内容，使我发现自己对许多只只掌握的不够准确和牢靠，借助课设我更系统的掌握相关知识。

经过本次课设我不仅巩固了书本上的知识，而且学到了许多课外内容，让我对数电的学习又有了新的认识，把书本上的理论与实际接线设计相结合，从中，我也深刻感受到独立思考和团队协作的重要性。

在今后的学习中我会发扬在本次课程设计中所学习到的，也会攻克自己的不足。

致谢

参考文献

[1]杨绪东,刘行景,杨兴瑶.实用电子电路精选.北京:

化学工业出版社,1999

[2]何希才.新型电子电路应用实例.北京:

科技出版社,2005

[3]赵负图.数字逻辑集成电路手册.北京:

化学工业出版社,2005

附录A1逻辑电路图

附录A2实际接线图

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