【文章內(nèi)容簡介】 ................................15總結(jié) ..............................................................................................................................................17致謝 ..............................................................................................................................................18參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................................19附 錄 A1 原理圖 ........................................................................................................................20附 錄 A2 運(yùn)行截圖 ....................................................................................................................211 / 291 設(shè)計(jì)任務(wù)描述 設(shè)計(jì)題目：電子門衛(wèi)系統(tǒng)之進(jìn)出人員計(jì)數(shù)器 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)目的（1）掌握進(jìn)出人員計(jì)數(shù)器的構(gòu)成、原理與設(shè)計(jì)方法；（2）熟悉集成電路的使用方法。 基本要求（1）對(duì)通過門禁系統(tǒng)進(jìn)出的人員數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)顯示，從 09999；（2）門禁系統(tǒng)里、外分別安裝兩個(gè)傳感器（比如紅外傳感器）A 、B ，每當(dāng)有人進(jìn)入時(shí)將順序經(jīng)過 A、B，每當(dāng)有人出去時(shí)將順序經(jīng)過 B、A ，設(shè)計(jì)電路能夠區(qū)分此人士進(jìn)入還是出去；（3）要求分別統(tǒng)計(jì)和顯示進(jìn)去的人員人次、出來的人員人次、里面還逗留的人員人數(shù)；（4）當(dāng)逗留人數(shù)超限時(shí)報(bào)警（比如 500 人） 。 發(fā)揮部分（1）當(dāng)人次計(jì)數(shù)器達(dá)到 99909999 時(shí)，發(fā)出溢出報(bào)警信號(hào)；（2）考慮有人經(jīng)過 A（或 B）但沒有繼續(xù)前進(jìn)又退出 ——即連續(xù)且只經(jīng)過兩次A（或 B）的情況如何處理；（3）設(shè)置逗留人員計(jì)數(shù)器一鍵清零裝置。2 設(shè)計(jì)思路初次嘗試電子技術(shù)數(shù)字設(shè)計(jì)，困難重重，經(jīng)過大家的琢磨與商量，其次是到圖書館查閱相關(guān)資料，最終確定了此次課程設(shè)計(jì)的思路。 判斷人員進(jìn)出的電路首先由于設(shè)計(jì)題目知所設(shè)計(jì)的裝置是一個(gè)電子門衛(wèi)系統(tǒng)之進(jìn)出人員計(jì)數(shù)器，該裝置可以對(duì)通過門禁系統(tǒng)進(jìn)出的人員數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)顯示，從 09999；所以我們要考慮區(qū)別進(jìn)去、出來、沒完全進(jìn)入又折回、沒完全出去又折回的四種情況，所以此電路中要有 2 個(gè)傳感器發(fā)出脈沖和 2 個(gè)觸發(fā)器。而且它們是聯(lián)合起作用的，將 A 觸發(fā)器安裝在門外，B觸發(fā)器安裝在門內(nèi)。通過觸發(fā)脈沖時(shí)間差來區(qū)分進(jìn)入、出去以及沒有完全進(jìn)入又折回、沒有完全出去又折回這四種情況。然后將人員的進(jìn)出動(dòng)作轉(zhuǎn)化為電信號(hào)送入主電路中去。 人員進(jìn)出計(jì)數(shù)器 接下來要記錄進(jìn)來和出去的人的數(shù)量，這樣就需要兩個(gè)計(jì)數(shù)器 A 和 B，來記錄人數(shù)，又因?yàn)樾枰涗浀娜藬?shù)從 09999，所以可以用一個(gè)一萬進(jìn)制計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)此功能，由所學(xué)知識(shí)，可以設(shè)計(jì)出一個(gè)一萬進(jìn)制計(jì)數(shù)器，有很多元件可以用來實(shí)現(xiàn)此功能，在這里我用的是計(jì)數(shù)器 74HC161，具體實(shí)現(xiàn)方法是用一個(gè)與非門將一個(gè)計(jì)數(shù)器的清零端與另一個(gè)計(jì)數(shù)器 CP 端連接起來，這樣就構(gòu)成了聚四個(gè)計(jì)數(shù)器為一體的一萬進(jìn)制計(jì)數(shù)器。同樣 A和 B 兩個(gè)計(jì)數(shù)器均可用這種方式實(shí)現(xiàn)。再由所做的發(fā)揮部分的要求知，當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到99909999 時(shí)，報(bào)警器會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，指出計(jì)數(shù)器已經(jīng)要達(dá)到溢出值。然后通過顯示器顯示數(shù)據(jù)。 逗留人員計(jì)數(shù)器由設(shè)計(jì)要求知設(shè)計(jì)出一個(gè)能測(cè)量出里面逗留人員人數(shù)的裝置。因?yàn)橐紤]到逗留人數(shù)，所以還需要可逆計(jì)數(shù)器，我選擇了 74LS192，它有 2 個(gè)輸入端口，能分別實(shí)現(xiàn)加減法。這個(gè)電路就是當(dāng)有人經(jīng)過的時(shí)候就會(huì)有一個(gè)脈沖會(huì)給這個(gè)計(jì)數(shù)器提供一個(gè)高低電平的翻轉(zhuǎn)，然后通過計(jì)數(shù)器的功能實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)，再通過顯示器,實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制的計(jì)數(shù)功能。當(dāng)然這個(gè)計(jì)數(shù)器分兩種，一種是可加計(jì)數(shù)器，一種是可逆計(jì)數(shù)器。 發(fā)揮部分最后為實(shí)現(xiàn)發(fā)揮部分“(1)當(dāng)人次計(jì)數(shù)器達(dá)到 99909999 時(shí)，發(fā)出溢出報(bào)警信號(hào)。(2)考3 / 29慮有人經(jīng)過 A（或 B）但沒有繼續(xù)前進(jìn)又退出—— 即連續(xù)且只經(jīng)過兩次 A（或 B）的情況如何處理？”的要求，在這里還應(yīng)實(shí)現(xiàn)當(dāng)人員順序經(jīng)過傳感器 A、B 時(shí)應(yīng)由傳感器 B 發(fā)出控制進(jìn)入人數(shù)計(jì)數(shù)器工作的 CP 脈沖；當(dāng)人員順序經(jīng)過傳感器 B、A 時(shí)應(yīng)由傳感器 A 發(fā)出控制進(jìn)入人數(shù)計(jì)數(shù)器工作的 CP 脈沖；當(dāng)進(jìn)入人數(shù)計(jì)數(shù)器達(dá)到 9990 和逗留人數(shù)計(jì)數(shù)器達(dá)到 500 時(shí)應(yīng)分別發(fā)出 CP 脈沖信號(hào)激活溢出報(bào)警電路和超限報(bào)警電路?？傮w思路如上所述，詳細(xì)的電路控制在下文有介紹，看似簡單，但當(dāng)真正付諸于實(shí)踐畫圖時(shí)才發(fā)現(xiàn)其中的微小部分都需要我們仔細(xì)揣摩。3 設(shè)計(jì)方框圖進(jìn)入人員計(jì)數(shù)器9990 預(yù)置報(bào)警電路逗留人員計(jì)數(shù)器進(jìn)入人員顯示器出去人員計(jì)數(shù)器傳感器B傳感器A觸發(fā)器1觸發(fā)器2出去人員顯示器逗留人員顯示器500 預(yù)置報(bào)警電路5 / 294 各部分電路設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算 傳感器電路 傳感器電路分析電子門衛(wèi)系統(tǒng)的門外和門內(nèi)分別裝有兩個(gè)傳感器。當(dāng)有人通過傳感器時(shí)，人的身影將二極管發(fā)出的光遮擋住，此時(shí)三極管處于截至區(qū)，輸出電平為電源 Vcc 的高電平（即為“1”） ；人完全通過傳感器時(shí)，人的身影不遮擋住三極管發(fā)出的光，此時(shí)三極管處于導(dǎo)通區(qū)，輸出電平為接地的低電平（即為“0” ） 。兩個(gè)傳感器分別為 A 和 B，當(dāng)有人從電子門衛(wèi)系統(tǒng)的門外進(jìn)入時(shí)，即從 A 到 B 時(shí)，電平的變化依次為 00，10，11，01，00，當(dāng)有人從電子門衛(wèi)系統(tǒng)的門內(nèi)出去到門外時(shí)，即從 B 到 A 時(shí)，電平的變化依次為00，01，11，10，00，進(jìn)出人員的實(shí)際情況轉(zhuǎn)化為電平的高低變化，然后再傳送給下一個(gè)單元的邏輯控制電路中的邊沿 D 觸發(fā)器。 傳感器電路圖傳感器電路圖如圖 41 所示。圖 41 傳感器電路 觸發(fā)脈沖控制電路 觸發(fā)脈沖控制電路分析電子門衛(wèi)系統(tǒng)中門內(nèi)和門外分別安裝兩個(gè)傳感器 A、B ，與 A 相連的觸發(fā)器為 D1，與 B 相連的觸發(fā)器為 D2，無人經(jīng)過時(shí)傳感器輸出信號(hào)為低電平，有人經(jīng)過時(shí)輸出變?yōu)楦唠娖?，?dāng)接通電源后，無人經(jīng)過時(shí)傳感器輸出為低電平，與傳感器相連的 D 觸發(fā)器的 R 端有效，Q 端輸出為 0 此時(shí)不計(jì)數(shù)。當(dāng)有人經(jīng)過 A 時(shí)而未經(jīng)過 B 時(shí)，A 輸出變?yōu)楦唠娖?，D1 清零端無效，但此時(shí) D1觸發(fā)器無時(shí)鐘脈沖信號(hào)輸入，Q1 端輸出保持不變?nèi)詾?0，而由于觸發(fā)器 B 沒有信號(hào)變化，D2 的狀態(tài)不發(fā)生變化輸出 Q2 也為 0，當(dāng)有一時(shí)刻人既經(jīng)過 A 又經(jīng)過 B 傳感器時(shí)，B 傳感器輸出變?yōu)楦唠娖?，該電平脈沖上升沿觸發(fā) D1，使 Q1 端輸出變?yōu)楦唠娖?，此脈沖信號(hào)的上升沿觸發(fā)進(jìn)人計(jì)數(shù)器加一，說明有一人進(jìn)入，而此時(shí) D2 無時(shí)鐘脈沖輸入，Q2 端輸出仍為 0。當(dāng)有人經(jīng)過 B 而未經(jīng)過 A 時(shí)，由于此時(shí) A 觸發(fā)器沒有狀態(tài)變化輸出為 0，D2 觸發(fā)器無時(shí)鐘脈沖信號(hào)輸入，Q2 端輸出保持不變?nèi)詾?0，而 D1 的狀態(tài)不發(fā)生變化輸出 Q1 也為0，當(dāng)有一時(shí)刻既經(jīng)過 B 又經(jīng)過 A 傳感器時(shí)，A 傳感器輸出變?yōu)楦唠娖?，該電平脈沖上升沿觸發(fā) D2，使 Q2 端輸出變?yōu)楦唠娖?，此脈沖信號(hào)的上升沿觸發(fā)出去計(jì)數(shù)器加一說明有一人出去，而此時(shí) D1 無時(shí)鐘脈沖輸入，Q1 端輸出仍為 0。圖 42 觸發(fā)控制脈沖電路 觸發(fā)脈沖控制電路輸入波形分析為了進(jìn)一步說明，現(xiàn)畫圖說明。7 / 29圖 43 脈沖輸入波形當(dāng)人只過 A 時(shí)，由于輸出為 1，D1 清零端無效，無脈沖，Q 不計(jì)數(shù)，當(dāng)同時(shí)經(jīng)過 B時(shí)，給 A 沿，A 計(jì)數(shù)。由于經(jīng)過 A 時(shí)，給 D2 的上升沿超前于經(jīng)過 B 的動(dòng)作，當(dāng)然上升沿已經(jīng)無效了，B 不計(jì)數(shù)。由于我這部分的巧妙設(shè)計(jì)，使得發(fā)揮部分：人員二次經(jīng)過 A 或 B，但沒有繼續(xù)前進(jìn)，退出的情況，得到了有效的解決。即人只有同時(shí)經(jīng)過 A 又經(jīng)過