【文章內(nèi)容簡介】 ................................15總結 ..............................................................................................................................................17致謝 ..............................................................................................................................................18參考文獻 ......................................................................................................................................19附 錄 A1 原理圖 ........................................................................................................................20附 錄 A2 運行截圖 ....................................................................................................................211 / 291 設計任務描述 設計題目：電子門衛(wèi)系統(tǒng)之進出人員計數(shù)器 設計要求 設計目的（1）掌握進出人員計數(shù)器的構成、原理與設計方法；（2）熟悉集成電路的使用方法。 基本要求（1）對通過門禁系統(tǒng)進出的人員數(shù)目進行計數(shù)顯示，從 09999；（2）門禁系統(tǒng)里、外分別安裝兩個傳感器（比如紅外傳感器）A 、B ，每當有人進入時將順序經(jīng)過 A、B，每當有人出去時將順序經(jīng)過 B、A ，設計電路能夠區(qū)分此人士進入還是出去；（3）要求分別統(tǒng)計和顯示進去的人員人次、出來的人員人次、里面還逗留的人員人數(shù)；（4）當逗留人數(shù)超限時報警（比如 500 人） 。 發(fā)揮部分（1）當人次計數(shù)器達到 99909999 時，發(fā)出溢出報警信號；（2）考慮有人經(jīng)過 A（或 B）但沒有繼續(xù)前進又退出 ——即連續(xù)且只經(jīng)過兩次A（或 B）的情況如何處理；（3）設置逗留人員計數(shù)器一鍵清零裝置。2 設計思路初次嘗試電子技術數(shù)字設計，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資料，最終確定了此次課程設計的思路。 判斷人員進出的電路首先由于設計題目知所設計的裝置是一個電子門衛(wèi)系統(tǒng)之進出人員計數(shù)器，該裝置可以對通過門禁系統(tǒng)進出的人員數(shù)目進行計數(shù)顯示，從 09999；所以我們要考慮區(qū)別進去、出來、沒完全進入又折回、沒完全出去又折回的四種情況，所以此電路中要有 2 個傳感器發(fā)出脈沖和 2 個觸發(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)脈沖時間差來區(qū)分進入、出去以及沒有完全進入又折回、沒有完全出去又折回這四種情況。然后將人員的進出動作轉化為電信號送入主電路中去。 人員進出計數(shù)器 接下來要記錄進來和出去的人的數(shù)量，這樣就需要兩個計數(shù)器 A 和 B，來記錄人數(shù)，又因為需要記錄的人數(shù)從 09999，所以可以用一個一萬進制計數(shù)器來實現(xiàn)此功能，由所學知識，可以設計出一個一萬進制計數(shù)器，有很多元件可以用來實現(xiàn)此功能，在這里我用的是計數(shù)器 74HC161，具體實現(xiàn)方法是用一個與非門將一個計數(shù)器的清零端與另一個計數(shù)器 CP 端連接起來，這樣就構成了聚四個計數(shù)器為一體的一萬進制計數(shù)器。同樣 A和 B 兩個計數(shù)器均可用這種方式實現(xiàn)。再由所做的發(fā)揮部分的要求知，當計數(shù)器達到99909999 時，報警器會發(fā)出報警信號，指出計數(shù)器已經(jīng)要達到溢出值。然后通過顯示器顯示數(shù)據(jù)。 逗留人員計數(shù)器由設計要求知設計出一個能測量出里面逗留人員人數(shù)的裝置。因為要考慮到逗留人數(shù)，所以還需要可逆計數(shù)器，我選擇了 74LS192，它有 2 個輸入端口，能分別實現(xiàn)加減法。這個電路就是當有人經(jīng)過的時候就會有一個脈沖會給這個計數(shù)器提供一個高低電平的翻轉，然后通過計數(shù)器的功能實現(xiàn)計數(shù)，再通過顯示器,實現(xiàn)十進制的計數(shù)功能。當然這個計數(shù)器分兩種，一種是可加計數(shù)器，一種是可逆計數(shù)器。 發(fā)揮部分最后為實現(xiàn)發(fā)揮部分“(1)當人次計數(shù)器達到 99909999 時，發(fā)出溢出報警信號。(2)考3 / 29慮有人經(jīng)過 A（或 B）但沒有繼續(xù)前進又退出—— 即連續(xù)且只經(jīng)過兩次 A（或 B）的情況如何處理？”的要求，在這里還應實現(xiàn)當人員順序經(jīng)過傳感器 A、B 時應由傳感器 B 發(fā)出控制進入人數(shù)計數(shù)器工作的 CP 脈沖；當人員順序經(jīng)過傳感器 B、A 時應由傳感器 A 發(fā)出控制進入人數(shù)計數(shù)器工作的 CP 脈沖；當進入人數(shù)計數(shù)器達到 9990 和逗留人數(shù)計數(shù)器達到 500 時應分別發(fā)出 CP 脈沖信號激活溢出報警電路和超限報警電路?？傮w思路如上所述，詳細的電路控制在下文有介紹，看似簡單，但當真正付諸于實踐畫圖時才發(fā)現(xiàn)其中的微小部分都需要我們仔細揣摩。3 設計方框圖進入人員計數(shù)器9990 預置報警電路逗留人員計數(shù)器進入人員顯示器出去人員計數(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 預置報警電路5 / 294 各部分電路設計及參數(shù)計算 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)分別裝有兩個傳感器。當有人通過傳感器時，人的身影將二極管發(fā)出的光遮擋住，此時三極管處于截至區(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，人的身影不遮擋住三極管發(fā)出的光，此時三極管處于導通區(qū)，輸出電平為接地的低電平（即為“0” ） 。兩個傳感器分別為 A 和 B，當有人從電子門衛(wèi)系統(tǒng)的門外進入時，即從 A 到 B 時，電平的變化依次為 00，10，11，01，00，當有人從電子門衛(wèi)系統(tǒng)的門內(nèi)出去到門外時，即從 B 到 A 時，電平的變化依次為00，01，11，10，00，進出人員的實際情況轉化為電平的高低變化，然后再傳送給下一個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)過時傳感器輸出信號為低電平，有人經(jīng)過時輸出變?yōu)楦唠娖?，當接通電源后，無人經(jīng)過時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 此時不計數(shù)。當有人經(jīng)過 A 時而未經(jīng)過 B 時，A 輸出變?yōu)楦唠娖?，D1 清零端無效，但此時 D1觸發(fā)器無時鐘脈沖信號輸入，Q1 端輸出保持不變?nèi)詾?0，而由于觸發(fā)器 B 沒有信號變化，D2 的狀態(tài)不發(fā)生變化輸出 Q2 也為 0，當有一時刻人既經(jīng)過 A 又經(jīng)過 B 傳感器時，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?，此脈沖信號的上升沿觸發(fā)進人計數(shù)器加一，說明有一人進入，而此時 D2 無時鐘脈沖輸入，Q2 端輸出仍為 0。當有人經(jīng)過 B 而未經(jīng)過 A 時，由于此時 A 觸發(fā)器沒有狀態(tài)變化輸出為 0，D2 觸發(fā)器無時鐘脈沖信號輸入，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，當有一時刻既經(jīng)過 B 又經(jīng)過 A 傳感器時，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?，此脈沖信號的上升沿觸發(fā)出去計數(shù)器加一說明有一人出去，而此時 D1 無時鐘脈沖輸入，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一步說明，現(xiàn)畫圖說明。7 / 29圖 43 脈沖輸入波形當人只過 A 時，由于輸出為 1，D1 清零端無效，無脈沖，Q 不計數(shù)，當同時經(jīng)過 B時，給 A 沿，A 計數(shù)。由于經(jīng)過 A 時，給 D2 的上升沿超前于經(jīng)過 B 的動作，當然上升沿已經(jīng)無效了，B 不計數(shù)。由于我這部分的巧妙設計，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，退出的情況，得到了有效的解決。即人只有同時經(jīng)過 A 又經(jīng)過