沈沈 陽陽 工工 程程 學學 院院 課 程 設 計 設計題目 設計題目 電子門衛系統之進出人員計數器電子門衛系統之進出人員計數器 系系 別別 信息工程系信息工程系 班級班級 通信本通信本 101101 學生姓名學生姓名 宋岱遠宋岱遠 學號學號 20104161252010416125 指導教師指導教師 于源 秦宏于源 秦宏 職稱職稱 講師講師 副教授副教授 起止日期 起止日期 20122012 年年 0606 月月 1111 日起日起 至至 20122012 年年 0606 月月 2121 日止日止 沈陽工程學院 課程設計任務書課程設計任務書 課程設計題目 課程設計題目 電子門衛系統之進出人員計數器電子門衛系統之進出人員計數器 系 別 信息工程系 班級 通信本 101 學生姓名 宋岱遠 張彌 張鶴 學號 25 16 10 指導教師 于源 秦宏 職稱 講師 副教授 課程設計進行地點 教學 B419 任 務 下 達 時 間 2012 年 5 月 25 日 起止日期 2012 年 06 月 11 日起 至 2012 年 06 月 21 止 教研室主任 曲延華 2012 年 5 月 7 日 批準 電子門衛系統之進出人員計數器的設計 1 設計主要內容及要求 1 1 設計目的 1 掌握進出人員計數器的構成 原理與設計方法 2 熟悉集成電路的使用方法 1 2 基本要求 1 對通過門禁系統同進出的人員數目進行計數顯示 從 0 9999 2 門禁系統里 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 將順序經過 A B 每當有人出去時將順序經過 B A 設計電路區分此人士進入還是出 去 3 要求分別統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 4 當逗留人數超限時報警 比如 500 人 1 3 發揮部分 1 當人次計數器達到 9990 9999 時 發出溢出報警信號 2 考慮有人經過 A 或 B 卻沒有繼續前進又退出 即連續且只經過兩次 A 或 B 的情況如何處理 2 設計過程及論文的基本要求 2 1 設計過程的基本要求 1 基本部分必須完成 發揮部分可任選 2 個方向 2 符合設計要求的報告一份 其中包括邏輯電路圖 實際接線圖各一份 3 設計過程的資料 草稿保留并隨報告上交 報告的電子檔需全班統一存盤上交 2 2 課程設計論文的基本要求 1 參照畢業設計論文規范打印 文字中的小圖需打印 項目齊全 不許涂改 不少 于 3000 字 圖紙為 A3 附錄中的大圖可以手繪 所有插圖不允許復印 2 裝訂順序 封面 任務書 成績評審意見表 中文摘要 關鍵詞 目錄 正文 設計題目 設計任務 設計思路 設計框圖 各部分電路及參數計算 重要 工作過 程分析 元器件清單 主要器件介紹 小結 參考文獻 附錄 邏輯電路圖與實際接線 圖 3 時間進度安排 順序階段日期計 劃 完 成 內 容備注 12012 6 11布置課設題目講解 分組打分 22012 6 12開題答辯打分 32012 6 13小組查找資料開始設計原理圖打分 42012 6 14仿真軟件學習 繪制原理圖打分 52012 6 15仿真軟件學習 繪制原理圖打分 62012 6 18完成原理圖主體打分 72012 6 19原理圖仿真運行打分 82012 6 20布置報告要求打分 92012 6 21正式答辯打分 102012 6 22上交報告打分 沈沈 陽陽 工工 程程 學學 院院 數字電子技術數字電子技術 課程設計成績評定表課程設計成績評定表 系 部 系 部 信息工程系信息工程系 班級 班級 通本通本101101 學生姓名 學生姓名 宋岱遠宋岱遠 指指 導導 教教 師師 評評 審審 意意 見見 評價 內容 具 體 要 求權重評 分 加權 分 調研 論證 能獨立查閱文獻 收集資料 能制定課程設 計方案和日程安排 0 1 5 54 43 32 2 工作 能力 態度 工作態度認真 遵守紀律 出勤情況是否良 好 能夠獨立完成設計工作 0 2 5 54 43 32 2 工作 量 按期圓滿完成規定的設計任務 工作量飽滿 難度適宜 0 2 5 54 43 32 2 說明 書的 質量 說明書立論正確 論述充分 結論嚴謹合理 文字通順 技術用語準確 符號統一 編號 齊全 圖表完備 書寫工整規范 0 5 5 54 43 32 2 指導教師評審成績指導教師評審成績 加權分合計乘以 加權分合計乘以 1212 分分加權分合計加權分合計 指指 導導 教教 師師 簽簽 名 名 年年 月月 日日 評評 閱閱 教教 師師 評評 審審 意意 見見 評價 內容 具 體 要 求權重評 分 加權 分 查閱 文獻 查閱文獻有一定廣泛性 有綜合歸納資料的 能力 0 2 5 54 43 32 2 工作 量 工作量飽滿 難度適中 0 5 5 54 43 32 2 說明 書的 質量 說明書立論正確 論述充分 結論嚴謹合理 文字通順 技術用語準確 符號統一 編號 齊全 圖表完備 書寫工整規范 0 3 5 54 43 32 2 評閱教師評審成績評閱教師評審成績 加權分合計乘以 加權分合計乘以 8 8 分分加權分合計加權分合計 評評 閱閱 教教 師師 簽簽 名 名 年年 月月 日日 課課 程程 設設 計計 總總 評評 成成 績績分分 中文摘要 時代在發展 人類在進步 隨著電子技術的日新月異 各行業對電子學科人才的需 求也越來越大 如今的電子技術已經在各個領域都得到了充分的利用 并且得到了人們 的一致認可 如何為社會培養更多的具有創新能力 解決實際問題能力和高素質的電子 學科人才 是目前高等教育的重要任務之一 為此 本學期我們專業開設了數字電子技 術基礎這門重要專業技術基礎課 本次課程設計的題目為電子門衛系統之進出人員計數器 此計數器主要是對進出 逗留在圖書館里人員數目進行時刻的智能統計并顯示出來 當進入人員和逗留人員達到 一定的數目時要求系統能自動報警 電路中分別包括光電傳感系統 計數系統 報警系 統 光電傳感系統由發光二極管 三極管 電阻構成 分別在門內外裝有發光二極管 人員的走到可以控制二極管的亮暗 即可轉化為電信號送入主電路中去 使整個系統開 始工作 計數統計電路中分為進入人員計數器 外出人員計數器和逗留人員加減可逆計數器 所謂智能控制的關鍵是在于設計一個合適的 CP 脈沖在人員進入只驅動進人員計數器工作 和逗留人員計數器加計數工作 在人員出去時只驅動出人員計數器工作和逗留人員計數 器減計數工作 在此報告中采用兩個 D 觸發器解決此問題 而 D 觸發器的信號輸入端是 由傳感系統傳入的信號進而工作 報警系統 電路中采用 555 單穩態電路和多諧電路共同作用 控制報警聲音的長短 和頻率 另外報警系統中還使用了三態門和數據比較器 關鍵詞 光電傳感系統 計數系統 報警系統 目 錄 課程設計 論文 任務 書 I 課程設計 論文 成績評定 表 中文摘要 III 1 設計任務描述 1 1 1 設計題目 電子門衛系統之進出人員計數器 1 1 2 設計要求 1 1 2 1 設計目的 1 1 2 2 基本要求 1 1 2 3 發揮部分 1 2 設計思路 2 2 1 判斷人員進出的電路 2 2 2 人員進出計數器 2 2 3 逗留人員計數器 2 2 4 發揮部分 2 3 設計方框圖 4 4 各部分電路設計及參數計算 5 4 1 傳感器電路 5 4 1 1 傳感器電路分析 5 4 1 2 傳感器電路圖 5 4 2 觸發脈沖控制電路 5 4 2 1 觸發脈沖控制電路分析 5 4 2 2 觸發脈沖控制電路輸入波形分析 6 4 3 進出人員計數電路和顯示電路 7 4 3 1 進出人員計數和顯示電路分析 7 4 3 2 進出人員計數和顯示電路圖 7 4 4 逗留人員可逆計數電路和顯示電路 8 4 4 1 逗留人員計數電路分析 8 4 4 2 逗留人員計數電路圖 8 4 5 超限報警電路 8 4 5 1 超限報警電路及分析 8 4 5 2 參數計算 9 4 6 發揮部分 9 5 工作過程分析 11 6 元器件清單 12 7 主要元器件介紹 13 7 1 十六進制計數器 74HC161 13 7 2 可逆計數器 74LS192 13 7 3 數字比較器 74LS85N 14 7 4 邊沿 D 觸發器 7474N 15 7 5 555 定時器 LM555CM 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 21 1 設計任務描述 1 1 設計題目 電子門衛系統之進出人員計數器設計題目 電子門衛系統之進出人員計數器 1 2 設計要求設計要求 1 2 1 設計目的設計目的 1 掌握進出人員計數器的構成 原理與設計方法 2 熟悉集成電路的使用方法 1 2 2 基本要求基本要求 1 對通過門禁系統進出的人員數目進行計數顯示 從 0 9999 2 門禁系統里 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 時將順序經過 A B 每當有人出去時將順序經過 B A 設計電路能夠區分此人士進入 還是出去 3 要求分別統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 4 當逗留人數超限時報警 比如 500 人 1 2 3 發揮部分發揮部分 1 當人次計數器達到 9990 9999 時 發出溢出報警信號 2 考慮有人經過 A 或 B 但沒有繼續前進又退出 即連續且只經過兩次 A 或 B 的情況如何處理 3 設置逗留人員計數器一鍵清零裝置 2 設計思路 初次嘗試電子技術數字設計 困難重重 經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 2 1 判斷人員進出的電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系統之進出人員計數器 該裝置 可以對通過門禁系統進出的人員數目進行計數顯示 從 0 9999 所以我們要考慮區別進 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 傳感器發出脈沖和 2 個觸發器 而且它們是聯合起作用的 將 A 觸發器安裝在門外 B 觸發器安裝在門內 通過觸發脈沖時間差來區分進入 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 2 2 人員進出計數器人員進出計數器 接下來要記錄進來和出去的人的數量 這樣就需要兩個計數器 A 和 B 來記錄人數 又因為需要記錄的人數從 0 9999 所以可以用一個一萬進制計數器來實現此功能 由所 學知識 可以設計出一個一萬進制計數器 有很多元件可以用來實現此功能 在這里我 用的是計數器 74HC161 具體實現方法是用一個與非門將一個計數器的清零端與另一個 計數器 CP 端連接起來 這樣就構成了聚四個計數器為一體的一萬進制計數器 同樣 A 和 B 兩個計數器均可用這種方式實現 再由所做的發揮部分的要求知 當計數器達到 9990 9999 時 報警器會發出報警信號 指出計數器已經要達到溢出值 然后通過顯示器 顯示數據 2 3 逗留人員計數器逗留人員計數器 由設計要求知設計出一個能測量出里面逗留人員人數的裝置 因為要考慮到逗留人 數 所以還需要可逆計數器 我選擇了 74LS192 它有 2 個輸入端口 能分別實現加減法 這個電路就是當有人經過的時候就會有一個脈沖會給這個計數器提供一個高低電平的翻 轉 然后通過計數器的功能實現計數 再通過顯示器 實現十進制的計數功能 當然這個 計數器分兩種 一種是可加計數器 一種是可逆計數器 2 4 發揮部分發揮部分 最后為實現發揮部分 1 當人次計數器達到 9990 9999 時 發出溢出報警信號 2 考 慮有人經過 A 或 B 但沒有繼續前進又退出 即連續且只經過兩次 A 或 B 的情 況如 何處理 的要求 在這里還應實現當人員順序經過傳感器 A B 時應由傳感器 B 發出 控制進入人數計數器工作的 CP 脈沖 當人員順序經過傳感器 B A 時應由傳感器 A 發出 控制進入人數計數器工作的 CP 脈沖 當進入人數計數器達到 9990 和逗留人數計數器達 到 500 時應分別發出 CP 脈沖信號激活溢出報警電路和超限報警電路 總體思路如上所述 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 踐畫圖時才發現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 計數器 9990 預置 報警電路 逗留人員 計數器 進入人員 顯示器 出去人員 計數器 傳感器 B 傳感器 A 觸發器 1 觸發器 2 出去人員 顯示器 逗留人員 顯示器 500 預置 報警電路 4 各部分電路設計及參數計算 4 1 傳感器電路傳感器電路 4 1 1 傳感器電路分析傳感器電路分析 電子門衛系統的門外和門內分別裝有兩個傳感器 當有人通過傳感器時 人的身影 將二極管發出的光遮擋住 此時三極管處于截至區 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出的光 此時三極管處于導通 區 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 衛系統的門外進入時 即從 A 到 B 時 電平的變化依次為 00 10 11 01 00 當有人 從電子門衛系統的門內出去到門外時 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 觸發器 4 1 2 傳感器電路圖傳感器電路圖 傳感器電路圖如圖 4 1 所示 圖 4 1 傳感器電路 4 2 觸發脈沖控制電路觸發脈沖控制電路 4 2 1 觸發脈沖控制電路分析觸發脈沖控制電路分析 電子門衛系統中門內和門外分別安裝兩個傳感器 A B 與 A 相連的觸發器為 D1 與 B 相連的觸發器為 D2 無人經過時傳感器輸出信號為低電平 有人經過時輸出變為高 電平 當接通電源后 無人經過時傳感器輸出為低電平 與傳感器相連的 D 觸發器的 R 端有效 Q 端輸出為 0 此時不計數 當有人經過 A 時而未經過 B 時 A 輸出變為高電平 D1 清零端無效 但此時 D1 觸發器無時鐘脈沖信號輸入 Q1 端輸出保持不變仍為 0 而由于觸發器 B 沒有信號變化 D2 的狀態不發生變化輸出 Q2 也為 0 當有一時刻人既經過 A 又經過 B 傳感器時 B 傳 感 器輸出變為高電平 該電平脈沖上升沿觸發 D1 使 Q1 端輸出變為高電平 此脈沖信號 的上升沿觸發進人計數器加一 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 當有人經過 B 而未經過 A 時 由于此時 A 觸發器沒有狀態變化輸出為 0 D2 觸發器 無時鐘脈沖信號輸入 Q2 端輸出保持不變仍為 0 而 D1 的狀態不發生變化輸出 Q1 也為 0 當有一時刻既經過 B 又經過 A 傳感器時 A 傳感器輸出變為高電平 該電平脈沖上升 沿觸發 D2 使 Q2 端輸出變為高電平 此脈沖信號的上升沿觸發出去計數器加一說明有 一人出去 而此時 D1 無時鐘脈沖輸入 Q1 端輸出仍為 0 圖 4 2 觸發控制脈沖電路 4 2 2 觸發脈沖控制電路輸入波形分析觸發脈沖控制電路輸入波形分析 為了進一步說明 現畫圖說明 圖 4 3 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 當同時經過 B 時 給 A 沿 A 計數 由于經過 A 時 給 D2 的上升沿超前于經過 B 的動作 當然上升 沿已經無效了 B 不計數 由于我這部分的巧妙設計 使得發揮部分 人員二次經過 A 或 B 但沒有繼續前進 退出的情況 得到了有效的解決 即人只有同時經過 A 又經過 B 時計數器才計數 4 3 進出人員計數電路和顯示電路進出人員計數電路和顯示電路 4 3 1 進出人員計數和顯示電路分析進出人員計數和顯示電路分析 進門人次統計器與出門人次統計器的原理相同 它們分別是由 4 個 74HC161 十六進 制加法計數器級聯組成四位十進制加法計數器 如圖 4 4 所示 當 CP 輸入一個低電平時 74161 計一次數直到加計數達到最大值 1001 時 與非門輸出低電平控制清零端口清零 然后傳給下一個 74161 作為 CP 輸入信號 下一個 74161 計數器計一位數 后面的級聯同 理 4 3 2 進出人員計數和顯示電路圖進出人員計數和顯示電路圖 進出人員計數和顯示電路如圖 4 4 所示 圖 4 4 進出人員計數與顯示電路 4 4 逗留人員可逆計數電路和顯示電路逗留人員可逆計數電路和顯示電路 4 4 1 逗留人員計數電路分析逗留人員計數電路分析 逗留人員計數電路的計數器由 74LS192 級聯組成 當有人進入時 Q2 非端的輸出始 終保持為 1 Q1 端輸出信號從低電平變為高電平 則此脈沖信號的上升沿觸發 74192 使 其進行加法運算 個位計數器加一 當再有人進入時同樣原理加一 當進入超出 10 人后 個位的計數器產生進位信號 進位信號端從低電平變為高電平 產生的脈沖信號的上升 沿 觸發十位的計數器加一 十位進位原理也相同 當有人出去時 Q1 非端輸出始終保持為 1 則此脈沖信號的上升沿觸發 74192 使其進行減法運算 個位計數器減一 當再有人出 去時同樣原理減一 當出去人數超出 10 人后 個位的計數器產生借位信號 使產生的脈 沖信號的上升沿觸發十位的計數器減一 十位向百位借位原理相同 電路如圖 4 5 所示 74LS192 輸出端與顯示器四個端口相連 當有數據變化時 顯示器得以顯示數據 4 4 2 逗留人員計數電路圖逗留人員計數電路圖 逗留人員計數電路如圖 4 5 所示 圖 4 5 逗留人員計數電路 4 5 超限報警電路超限報警電路 4 5 1 超限報警電路及分析超限報警電路及分析 此電路的組合效果就是當室內滯留人數超過 500 以后 系統便由喇叭發出報警信號 要完成此功能 先要知道室內到底有多少人 而這一點由前面的電路都已實現 要使得 室內滯留人數超過 500 以后一直報警 這里我們需要使用 74LS85 數值比較器 只需進行 百位的比較 即當百位上的數值大于預設的 4 位二進制數 0100 電路被觸發報警 所以 此電路非常節省器件 降低了電路成本 實現此電路 只需將百位位置的可逆計數器的 QA 輸出端引出 若人數滯留達到 500 則此輸出端將發出高電平信號 該高電平信號通 過三態門 使原本處于高阻狀態的三態門導通 單穩態 555 電路輸出高電平給下一個多 諧 555 電路 喇叭端口輸出高電平 發出聲音報警 單穩態 555 電路用來控制發聲時間 多諧 555 電路用來控制發聲頻率 電路如圖 4 7 所示 圖 4 7 超限報警電路 4 5 2 參數計算參數計算 上圖所示為應用 555 觸發器實現多頻震蕩器功能的電路連接方法 設多諧 555 電路 7 8 管角之間電阻為 R1 7 6 管角間電阻為 R2 2 5 管角之間電容為 C 則輸出低電平時間 TL 0 7CR2 輸出高電平時間為 TH 0 7C R1 R2 信號總周期為 T 0 7 2R2 R1 C 所 以得電路輸出信號頻率為 f 1 43 R1 2 R2 C 對應人耳可以聽到的聲音頻率設計參數即 可 4 6 發揮部分發揮部分 傳感器電路見圖 4 2 當有人經過 A 時而未經過 B 時 A 輸出變為高電平 D1 清零 端無效 但此時 D1 觸發器無時鐘脈沖信號輸入 Q1 端輸出保持不變仍為 0 而由于觸發 器 B 沒有信號變化 D2 的狀態不發生變化輸出 Q2 也為 0 當有一時刻人既經過 A 又經過 B 傳感器時 B 傳感器輸出變為高電平 該電平脈沖上升沿觸發 D1 使 Q1 端輸出變為 高電平 此脈沖信號的上升沿觸發進人計數器加一 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 當有人經過 B 而未經過 A 時 由于此時 A 觸發器沒有狀態變化輸出為 0 D2 觸發器 無時鐘脈沖信號輸入 Q2 端輸出保持不變仍為 0 而 D1 的狀態不發生變化輸出 Q1 也為 0 當有一時刻既經過 B 又經過 A 傳感器時 A 傳感器輸出變為高電平 該電平脈沖上升 沿觸發 D2 使 Q2 端輸出變為高電平 此脈沖信號的上升沿觸發出去計數器加一說明有 一人出去 而此時 D1 無時鐘脈沖輸入 Q1 端輸出仍為 0 脈沖輸入波形如圖 4 3 所示 5 工作過程分析 經過查閱有關資料 同小組人員討論 最后把這系統定格在以下幾部分 即判斷人 員進出部分電路 人員進出計數與顯示部分電路 逗留人員計數與顯示部分電路以及兩 個報警部分電路 然后把這幾部分電路逐個實現 其具體實現如下 無人進入時邊沿 D 觸發器的 R S D 端至 1 實現保持 當有人進入的時候 AB 分 別產生觸發脈沖信號 D 觸發器是上升沿發生翻轉 因為 Q2 非初始值為 1 A 信號脈沖與 Q2 非經過與門后 產生脈沖流過 D1 觸發器 CP 端 使其 Q 端產生信號脈沖翻轉 這個 時候人走到 B 處產生一個觸發脈沖信號與 Q1 經過與門后產生脈沖翻轉提供給進入計數器 以此來實現進入人員計數的 由于 Q1 首先被觸發 所以當人走到 B 的時候 Q1 非變為 0 與 B 產生的脈沖信號經過與門后并不發生翻轉 所以 Q2 無脈沖信號產生 不能對出去人 員進行計數 有人出去的時候 BA 先后產生觸發脈沖信號 因為 Q1 非是 1 B 信號在與 Q1 非經 過與門后 產生脈沖留過 D2 觸發器 CP 端 使 Q2 產生脈沖翻轉 然后人走到 A 產生 一個觸發脈沖信號與 Q2 經過與門后產生脈沖翻轉提供給出去計數器 來實現出去人員計 數的 由于 Q2 首先被出發 所以當人走到 A 的時候 Q2 非變為 0 與 A 產生的脈沖信號 經過與門后并無翻轉 所以被抑制 不能實現進去計數 人經過 A 但是沒有進去又出來了 A 處產生了一個脈沖信號 Q2 非是 1 兩者同過 與門后產生脈沖進入 D1 觸發器的 CP 端 產生翻轉信號 Q 提供給與門然而 B 沒產生脈沖 這樣就無翻轉信號提供給進入計數器 不計數 經過 B 但沒經過 A 與這個分析方法一樣 由 Q1 與 Q2 處產生的脈沖翻轉信號分別進入進入和出去的計數器 Q1 和 Q2 都進入 逗留人員計數器中 當有 CP 脈沖留入的時候 進入和出去計數器就開始計數 再通過顯示 器實現數字輸出 人員逗留計數器用的是可逆計數器實現的當 Q1 有效實現加 1 Q2 有效實 現減 1 當計數器到達 9990 9999 時 逗留計數器達到 500 的時候 就會對報警系統產生一個低 電瓶脈沖 加到單穩觸發電路 經過它可以輸出高電平既暫穩態 此信號加在多諧振蕩起上產 生矩形脈沖使揚聲器發出報警 6 元器件清單 表 6 1 元器件清單 元器件名稱元器件型號數量 顯示器DCD HEX BLUE11 十六進制計數器74HC1618 十進制可逆計數器74LS1923 數據比較器74LS85N1 邊沿 D 觸發器7474N2 光敏電阻R2 發光二極管LED2 二輸入與非門74HC00N8 二輸入與門74HC08N3 三輸入與門74HC11N1 555 定時器LM555CM4 三態門74126N2 三極管2N17112 7 主要元器件介紹 7 1 十六進制計數器十六進制計數器 74HC161 圖 7 1 74HC161 管腳圖 從 74LS161 功能表功能表中可以知道 當清零端 CR 0 計數器輸出 Q3 Q2 Q1 Q0 立即為全 0 這個時候為異步復位功能 當 CR 1 且 LD 0 時 在 CP 信號上升 沿作用后 74LS161 輸出端 Q3 Q2 Q1 Q0 的狀態分別與并行數據輸入端 D3 D2 D 1 D0 的狀態一樣 為同步置數功能 而只有當 CR LD EP ET 1 CP 脈沖上升沿作 用后 計數器加 1 74LS161 還有一個進位輸出端 CO 其邏輯關系是 CO Q0 Q1 Q2 Q3 CET 合理應用計數器的清零功能和置數功能 一片 74LS161 可以組成 16 進制以下的任 意進制分頻器 表 7 1 74HC161 功能表 清零預 置 使能時 鐘 預置數據輸入輸 出 CLRNLDNENPENTCLKABCDQAQBQCQD L LLLL HL ABCDABCD HHL 保持 HH L 保持 HHHH 保持 7 2 可逆計數器可逆計數器 74LS192 74LS192 的特點是有兩個時鐘脈沖 計數脈沖 輸入端 CPU和 CPD 其中 CPU為進 位輸出端 CPD為借位輸出端 在 LD 1 的條件下 做加計數時 令 CPD 1 計數脈沖從 CPU輸入 作減速計數時 令 CPU 1 計數脈沖從 CPD輸入 圖 7 2 74LS192 十進制可逆計數器引腳圖 表 7 2 74LS192 功能表 7 3 數字比較器數字比較器 74LS85N 圖 7 3 74LS85N 邏輯功能表 74LS85N 是四位數字比較器 通過其功能表可知 要比較兩個 4 位二進制數 比較 結 清零預置時 鐘預置數據輸入輸 出 MRLDCPUCPDP0P1P2P3Q0Q1Q2Q3 HXXXXXXXLLLL LLXXABCDABCD LH HXXXX加計數 LHH XXXX減計數 果用 L G M 表示 且 A B 時 L 1 A B 時 G 1 AB3 則 A B L 1 G 0 M 0 當 A3 B3 時 即 G3 1 時 若 A2 B2 時則 A B L 1 G M 0 當 A3 B3 A2 B2 即 G3 G2 1 時 若 A1 B1 則 A B L 1 G M 0 當 A3 B3 A2 B2 A1 B1 即 G3 G2 G1 1 時 若 A0 B0 則 A B L 1 G M 0 對 A B 即 L 1 上述四種邏輯情況是或得邏輯關系 只有當 A3 B3 A2 B2 A1 B1 A0 B0 即 G3 G2 G1 G0 1 時 才會有 A B 即 G 1 顯然 對于 A B 即 G3 G2 G1 G0 時與得邏輯關系 如果 A 不大于 B 也不等于 B 即 L G 0 時 則 A 必然小于 B 即 M 1 7 4 邊沿邊沿 D 觸發器觸發器 7474N 圖 7 4 74HC74 邏輯功能圖 SD 和 RD 接至基本 RS 觸發器的輸入端 它們分別是預置和清零端 低電平有 效 當 SD 1 且 RD 0 時 不論輸入端 D 為何種狀態 都會使 Q 0 Q 非 1 即觸發 器置 0 當 SD 0 且 RD 1 時 Q 1 Q 非 0 觸發器置 1 SD 和 RD 通常又稱為直接 置 1 和置 0 端 我們設它們均已加入了高電平 不影響電路的工作 通過 D 觸發器 7474N 的邏輯功能表我們可以看出 7474N 是帶有預置 清零輸入 上跳沿觸發的邊沿觸 發器 邊沿 D 觸發器有以下優點 邊沿 D 觸發器具有接收并記憶信號的功能 又稱為 鎖存器 邊沿 D 觸發器屬于脈沖觸發方式 邊沿 D 觸發器不存在約束條件和一次變化現 象 抗干擾性能好 工作速度快 7 5 555 定時器定時器 LM555CM 555 成本低 性能可靠 只需要外接幾個電阻 電容 就可以實現多諧振蕩器 單穩 態觸發器及施密特觸發器等脈沖產生與變換電路 它也常作為定時器廣泛應用于儀器儀 表 家用電器 電子測量及自動控制等方面 555 定時器的內部電路框圖和外引腳排列圖 分別如圖 2 9 1 和圖 2 9 2 所示 它內部包括兩個電壓比較器 三個等值串聯電阻 一個 RS 觸發器 一個放電管 T 及功率輸出級 它提供兩個基準電壓 VCC 3 和 2VCC 3 圖 7 5 LM555CM 引腳圖 555 定時器的功能主要由兩個比較器決定 兩個比較器的輸出電壓控制 RS 觸發器和 放 電管的狀態 在電源與地之間加上電壓 當 5 腳懸空時 則電壓比較器 C1 的同相輸入端 的電壓為 2VCC 3 C2 的反相輸入端的電壓為 VCC 3 若觸發輸入端 TR 的電壓小于 VCC 3 則比較器 C2 的輸出為 0 可使 RS 觸發器置 1 使輸出端 OUT 1 如果閾值輸 入端 TH 的電壓大于 2VCC 3 同時 TR 端的電壓大于 VCC 3 則 C1 的輸出為 0 C2 的 輸出為 1 可將 RS 觸發器置 0 使輸出為 0 電平 表 7 3LM555CM 功能表 輸入輸出 閥值輸 入 Vcc 3 2 Vcc 3 2 觸發輸入 Vcc 3 1 Vcc 3 1 復位 0 1 1 1 輸出 0 1 0 不變 放電管 T 導通 截止 導通 不變 總結 時光如梭 歲月如流 轉眼間歷時兩周的課程設計已經結束了 時間雖然短暫 但 是這兩周的課程設計是非常難忘的 因為它讓我學到了很多東西 老師和同學們都心知肚明 我們的數字電子基礎上有很多欠缺 很多知識我們掌握 的都不夠扎實 而對于我來說 對數字電子的認識可以說是一片空白 在課程設計的剛 開始我便感覺到對自己沒有好好學習數字電子而感到后悔 因為看著有些同學一拿到設 計任務后便有了清晰的設計思路 自己真的著急了 然而 這兩周的課程設計竟然激起 了我對數字電子技術學習的熱心 也提高了我的自學能力 當我感覺到自己技不如人的 時候 我便開始搜索各種有關的資料 拿起了數字電子技術教科書鉆研起來 功夫不負 有心人 經過我的認真學習和構思 電子門衛系統之進出人員計數器的電路設計基本在 腦海里有了雛形 根據有關資料的講解和與小組成員探討 我手繪出了自己的電路圖 接下來開始學習和使用 Multisim 10 的軟件 把自己手繪的電路圖一